{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade.

Page 37

N u m e r i c k á o p t i m a l i z a c e v s o f t w a r u M AG M A 5 j a ko p o m o c n í k v ý r o b y p í s ko v ý c h j a d e r

Ing. Milan Luňák B E N E Š a L ÁT, a . s ., Poříčany

Štefan Kyselka B E N E Š a L ÁT, a . s ., Poříčany

Ing. Michal Špaček MAGMA Giessereitechnologie GmbH, Pardubice

621.743 : 519.876.5 core production— computer simulation

vytvrzování a dokonce i tepelné či mechanické vlivy na jaderník. Předmětem studie je pískové jádro (obr. 1) používané k výrobě odlitku z Al-Si slitin za použití nízkotlaké licí metody. Finální aplikací vyrobeného odlitku je „srdce“ zemědělského stroje, a tím není nic jiného než dieselový motor. O vysokých nárocích na kvalitu jak rozměrovou, vizuální a samozřejmě vnitřní, není třeba se ani zmiňovat. V dnešní době hnané automotive produkcí se nároky na jakost výrobků zvyšují snad ve všech segmentech průmyslu. Níže je uvedeno několik základních údajů pro přiblížení zvolené problematiky. Historicky byla výroba pískového jádra zajišťována za pomoci dřevěného jaderníku, ale zde bylo mnoho negativ. Mezi ty nejvýznamnější patří nízká životnost a velmi omezená možnost automatizace a tím i opakovatelnost vstřelovacího procesu především z důvodu komplikací při upnutí do samotného vstřelovacího stroje. Při evolučním kroku vpřed, kdy jsme se ve společnosti BENEŠ a LÁT, a. s., uchýlili k výrobě ocelového jaderníku, rázem výše uvedená negativa přestala platit. U každého vývoje se však objeví jisté slepé uličky, a proto, aby jich bylo co možná nejméně, byl k řešení použit velmi užitečný pomocník, kterým je modul C+M simulačního softwaru MAGMA5. I přesto nebylo možné se několika slepým uličkám vyhnout, ale nutno zdůraznit, že se jejich počet zredukoval na minimum. V porovnání s běžnou metodou pokusu a omylu založenou pouze na empirických vztazích a závislostech je tento přístup řešení mnohonásobně efektivnější. Přestože jsou tyto znalosti a dovednosti nesmírně cenné, v dnešní uspěchané době mohou jen velmi obtížně plnohodnotně konkurovat technickým vymoženostem typu simulační software s plnou optimalizací výrobního procesu a nářadí. Pr ů b ě h v ý vo j e

Ú vo d Důvodem, proč se kolektiv autorů tohoto článku rozhodl publikovat informace ohledně tématu výroby pískových jader metodou cold-box, je skutečnost, že ne vždy je cesta k úspěšné výrobě přímá a bez jistých úskalí. Pro překonání těchto počátečních potíží však byl více než dobrým pomocníkem speciální modul softwaru MAGMA5. Zmíněný výpočetní modul nese název C+M neboli Core and Mold a je zaměřen na simulaci výroby pískových jader či forem. S jeho pomocí je možné numericky popsat etapu vstřelu,

Krok po kroku jsou popsány vznikající problémy při vstřelování pískového jádra a především jejich reflexe do kvality. Nejzásadnější problémy vznikaly nedostřelením pískového jádra a také jeho nedostatečným vytvrzením. Vzhled jádra je patrný z obr. 2. Pravděpodobně každého zasvěceného do problematiky ihned napadne zkontrolovat odvzdušnění vstřelovacího jaderníku, složení jádrové směsi a případně polohu vstřelovacího otvoru (trysky) vůči dutině jaderníku. Jsou to logické kroky, a proto i my jsme je provedli, nicméně za pomoci sofisti-

kované numerické metody – simulace celého výrobního procesu, která zahrnuje jak vstřelení, tak vytvrzení jádrové směsi. Již prvotní výsledky simulací ukázaly fyzikální procesy, které se v útrobách jaderníku odehrávají. Bylo odhaleno, jakým směrem a v kolika hlavních proudech se vstřelovaná směs jaderníkem šíří, resp. jaký je reálný čas vstřelu – vyplnění dutiny směsí. Tyto nabyté informace nás při vývoji navedly správným směrem. Již z prvních simulovaných změn bylo zřejmé, že např. nasměrování trysky vstřelu hraje skutečně významnou roli. Varianty úhlů vstřelu jsou naznačeny na obr. 3. Nakonec se jako významný parametr projevil i samotný tvar vstřelovací trysky (otvor ve vstřelovací desce umístěné na konci vstřelovací hlavy); testován byl kruhový i oválný průřez. Rozhodně nebyla podceněna analýza jádrové směsi. I této proměnné bylo věnováno značné úsilí od zkoušek různých dodavatelů ostřiv, pojiv, i typově odlišného písku na synteticko-keramické bázi a výrazně sferoidizovaného tvaru zrna. Bohužel tato cesta se stala neprůchozí – šlo tedy o zmiňovanou slepou uličku vývoje. Prá c e s e s i m u l a č n í m softwarem Veškerá výpočetní část tohoto vývoje jaderníku byla provedena ve speciálním modulu C+M, který je nadstavbou základní platformy softwaru MAGMA 5. Odrazovým můstkem bylo nasimulování původní technologie výroby, tj. používaný dřevěný jaderník s pryskyřicovým ošetřením povrchu dutiny. Před samotným výpočtem byla domodelována kompletní geometrie zahrnující zásobník směsi ukončený vstřelovací hlavou, dále vstřelovací trysku a veškeré odvzdušnění tvarové dutiny jaderníku prostřednictvím vzdušníků. Tato výrazná geometrická modifikace (obr. 4) byla provedena kvůli zpřesnění celého výpočtu, resp. výsledků. Provedená numerická simulace přinesla výsledek, který se v kritériu hustoty vstřelené směsi shodoval s realitou (obr. 5). Jak lze vidět na výstupu ze simulace, resp. fotografii reálného pískového jádra, lokalita výskytu vady je téměř identická. Touto „kalibrací“ simulačního softwaru jsme sami sebe přesvědčili o tom, že se jedná o vhodný nástroj pro vývoj a optimalizaci jak výrobních parametrů, tak geometrických úprav vstřelovacího jaderníku. Nyní bylo třeba optimalizací postihnout co možná nejvíce signifikantních výrobních proměnných, které

S l é vá re ns t v í . L X I V . k v ě te n – č e r v e n 2016 . 5 – 6

179

Z PRAXE

Numerická optimalizace v softwaru MAGMA5 jako pomocník výroby pískových jader metodou cold box ve společnosti BENEŠ a LÁT, a. s.

M . L u ň á k – Š. Ky s e l k a – M . Š p a č e k

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 5-6 2016  

Slevarenstvi 5-6 2016  

Profile for inasport