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

Page 39

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

určují kvalitu pískového jádra. Z předchozích experimentů a také ze zkušeností vyplynuly proměnné, jako jsou úhel trysky vstřelu, tlak vstřelu a počet společně s umístěním vzdušníků.

Umístění oválné vstřelovací trysky Na obr. 7 jsou znázorněny výsledky simulace, při které byl testován posun oválné vstřelovací trysky na vznik řešené vady, tedy na hustotu vstřelené směsi v daném místě jádra. V rámci simulace byla odzkoušena varianta bez posunu, s posunem o 20 mm a s posunem o 30 mm. Nejlepšího výsledku z pohledu hustoty směsi bylo dosaženo při posunutí o 20 mm. Na výsledek je nutné nahlížet tak, že žlutá až modrá místa na jádře vykazují nižší až velmi nízkou hustotu, a tím lze v těchto místech predikovat vznik nekoherentního tvaru jádra. Vliv tlaku vstřelu Jelikož byla i tato veličina vybrána jako zásadní proměnná mající významný vliv, byly v simulačním výpočtu uvažovány tři hodnoty tlaku vstřelu. Již praxí osvědčený tlak 3 bary byl použit jako výchozí, dále to byl tlak 2,5 baru a 3,5 baru. Výsledek je znázorněn na obr. 8, přičemž žlutá a modrá barva poukazuje na pokles hustoty. Zde by se mohlo zdát, že vítězným tlakem bude 3,5 baru, ale není tomu tak. Nejkritičtější oblast je sice méně rozsáhlá, ale dochází zde k „zaškrcení“ vstřelu směsi v oblasti přechodu vertikální a horizontální části pískového jádra.

Shrnutí Ne vždy je možné končit experiment či případovou studii s pozitivním výsledkem, ale v tomto případě tomu tak skutečně je. Přes značné obtíže při sériové výrobě pískových jader původně do dřevěného jaderníku se ve fázi vývoje a návrhu nového ocelového jaderníku podařilo s velkým přispěním simulačního softwaru MAGMA 5 odladit technologické úskalí procesu. Toto pozitivum s sebou nese skutečnost, že došlo k eliminaci zmařeného času pro nahodilé pokusy, do kterých bychom se nutně museli pustit, kdyby nebyla možnost vylepšovat technologii jaderníku ve virtuální podobě na PC. Dále je třeba zdůraznit, že byly uspořeny i náklady na případné úpravy jaderníku, které by následovaly v případě neúspěšných pokusů. Nic takového se však nepřihodilo a ocelový sériový jaderník je optimalizován pro sériovou výrobu, výroba z něho schválena odběratelem našich odlitků a v těchto dnech je v plné permanenci výroby. Závěrem je třeba uvést, že jsme dosáhli i vyšší produktivity výroby z pohledu kvantity, protože ocelový jaderník je na rozdíl od svého předchůdce dvojnásobný. Poděkování Rádi bychom touto cestou poděkovali kolegovi panu Milanu Švecovi za jeho ochotu experimentovat, podílet se na vývoji a být nám plně nápomocen při reálných zkouškách na pracovišti vstřelování pískových jader ve společnosti BENEŠ a LÁT, a. s.

L i t e ra t u ra [1] [2]

Interní materiály společnosti BENEŠ a LÁT, a. s. Interní materiály společnosti MAGMA Giessereitechnologie GmbH

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

181

Z PRAXE

Úhel vstřelu a tvar vstřelovací trysky Jak již bylo v tomto článku dříve zmíněno, úhel vstřelu, resp. vstřelovací trysky, má nemalý vliv na vznik námi popisované vady pískového jádra. Společně s úhlem je nutné se zaměřit i na samotný tvar trysky. Simulací bylo prokázáno, že oválný tvar trysky je vhodnější (obr. 6). Pro úplnost, modrá barva zobrazuje místa, kde lze předpokládat výrazně nižší hustotu vstřelené směsi až dokonce riziko nevyplněného prostoru. V dalších etapách simulací tedy byly uvažovány vždy oválné tvary vstřelovací trysky.

Optimalizace počtu a rozmístění vzdušníků Při redukci počtu vzdušníků byla následována úvaha o poklesu tlaku při vstřelu, který lokálně klesá vlivem nadměrného počtu vzdušníků v přechodu mezi vertikální a horizontální částí pískového jádra. Proto byl počet vzdušníků ve vstupní geometrii pro simulaci upraven a funkce vzdušníků byla deaktivována. Výsledek simulace potvrdil správnost úvahy, ale kvalita jádra stále nebyla dostačující. Dalším krokem bylo, možná paradoxně, přidání vzdušníku. V tomto případě se jednalo o místo konce tzv. šnekové části pískového jádra. Závěr ze simulace opět potvrdil správnost návrhu a kvalita jádra výrazně stoupla. Porovnání verze původní a po redukci několika vzdušníků s přidáním jednoho koncového je zřejmé z obr. 9. V tomto stadiu návrhu úprav procesu i jaderníku byla kvalita vyrobeného pískového jádra na akceptovatelné hranici. Nicméně, i přesto byla jako další krok využita numerická optimalizace, kterou nabízí jako svůj integrovaný prvek v nejnovější verzi software MAGMA 5.3. Bez tohoto pomocníka by nebyla možnost z časových i ekonomických důvodů optimalizovat proces i jaderník až do úplného minimalizování zmetkovitosti a naprosté stability procesu. Pro představu uvedeme, jak náročné by bylo metodou pokusu a omylu vyzkoušet všechny možné kombinace a varianty odvzdušnění jaderníku. Po jednoduchém využití kombinatoriky přesahuje počet 8 tisíc možných variant uspořádání vzdušníků. V tomto případě by byly náklady na experimentování jen těžko vyčíslitelné. Numerická optimalizace následně sama vygenerovala vítěznou variantu (obr. 10). Na této variantě byla virtuálně v softwaru vyzkoušena i úprava procesních parametrů, přičemž se podařilo snížit tlak vstřelu i tlak vytvrzování jádrové směsi. Především snížení tlaku vstřelu má výrazně pozitivní vliv na životnost jaderníku. V praxi byla odzkoušena robustnost této varianty při reálné výrobě jader a výsledkem je stabilní kvalita pískových jader (obr. 11).

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