SOLIDCast 2007 Manual

SOLIDCast 2007 Manual

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Para apoio às aulas de simulação da disciplina de Processos de Fabrico 1 – Módulo Fundição

Luís Miguel Pereira Durão Março, 2007

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1. INTRODUÇÃO3
2. INSTALAÇÃO DO SISTEMA E REGULAÇÕES INICIAIS5
3. CRIAR UM NOVO MODELO8
4. SELECCIONAR MATERIAL E CONDIÇÕES INICIAIS9
4.1. Liga a vazar (Casting)9
4.2 Processo de Moldação (Mold)10
4.3 Curvas de arrefecimento e de alteração de volume12
4.4 Coeficientes de transferência de calor13
5. IMPORTAÇÃO DE MODELOS STL15
5.1 Criar ficheiros STL15
5.2 Importar ficheiros STL18
6. CONTROLOS NO ECRÃ23
7. GERAÇÃO DA MALHA24
8. CÁLCULO DO PESO26
9. GERAR SIMULAÇÃO27
10. ANÁLISE DE RESULTADOS28
10.1 ANÁLISE DO TEMPO DE SOLIDIFICAÇÃO29
10.4 GRADIENTE TÉRMICO32
10.5 TAXA DE ARREFECIMENTO32
10.6.ANÁLISE PELO CRITÉRIO NIYAMA3
10.7 ANÁLISE DE PONTOS QUENTES3

INDICE 10.2 ANÁLISE POR TEMPO CRÍTICO DE FRACÇÃO SÓLIDA 30 10.3 ANÁLISE PELA FUNÇÃO DENSIDADE DE MATERIAL 30 1. INTERSECÇÃO DE FORMAS: utilização dos nºs de prioridade 35

12. SUGESTÕES DE REGULAÇÃO DE PARÂMETROS37
12.1 MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE37
12.2 MOLDAÇÃO EM CARAPAÇA37

12.3 MOLDAÇÃO EM COQUILHA 37

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1. INTRODUÇÃO

Por modelação do processo de solidificação entende-se a simulação, em computador, do processo que ocorre quando um metal é vazado para dentro de uma moldação, durante a fase de arrefecimento e solidificação. Ao simular o processo, o engenheiro espera prever potenciais zonas de defeito na peça fundida que lhe possibilitem redesenhar o sistema de gitagem e alimentação de forma a eliminar tais defeitos antes da entrada em produção.

Passos básicos na modelação de solidificação de peças

1 – Criar um modelo 3D da peça fundida, importando um ficheiro CAD como STL ou utilizando o SOLIDCast para criar a peça e sistemas de alimentação e gitagem ou apenas estes últimos a partir da peça.

2 – Seleccionar materiais e condições iniciais.

Escolher uma liga de fundição a partir da base de dados do SOLIDCast (mais de 200 ligas)

De seguida, seleccionar os materiais a utilizar na moldação, tais como: a) areia de moldação b) areia de macho c) arrefecedores d) mangas e) materiais da coquilha f) canais de arrefecimento

Após este passo, é necessário especificar a taxa de transferência de calor através das superfícies de contacto, especificando dados como os Coeficientes de Transferência de Calor. É igualmente necessário especificar a temperatura ambiente e o tempo de enchimento, se vai ser efectuada a simulação do enchimento da moldação.

3 – Criação de uma malha

Este passo consiste na divisão do modelo em pequenos elementos para permitir o cálculo das transferências de calor envolvidas no processo de solidificação. O SOLID-

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SOLIDCast usa o Método das Diferenças Finitas neste cálculo. A malha é constituída por pequenos cubos. Uma vez definidos os parâmetros de rede, este processo é automático.

4 – Simulação Esta função é automática no programa SOLIDCast. 5 – Análise dos resultados

Após finalizada a simulação, os resultados podem ser analisados de três diferentes formas:

a) gráficos ISO-Surface que nos mostram as superfícies numa peça fundida transparente b) gráficos Cut-Plane que nos mostram um plano 2D de uma zona da peça fundida c) gráficos CastPic que nos dão imagens 3D dos resultados da simulação

Com estas ferramentas é possível analisar os resultados da simulação e prever o local onde podem ocorrer problemas de porosidade ou outros. Se a peça não se apresentar sã, é possível alterar o projecto em vários aspectos como:

- tamanho dos alimentadores

- forma dos alimentadores

- número de alimentadores

- localização de alimentadores

- localização dos ataques

- velocidade de enchimento

- forma do cacho

- temperatura de vazamento

- temperatura de pré-aquecimento do molde ou coquilha

- arrefecedores

- mangas

- materiais na moldação etc.......

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Aumentar a taxa de sucesso nas primeiras moldações Rápida eliminação de problemas Redução do refugo Aumento do rendimento Redução de custos Aumento da qualidade

2. INSTALAÇÃO DO SISTEMA E REGULAÇÕES INICIAIS

Ao iniciar o trabalho, o sistema já deverá estar previamente instalado. O primeiro arranque é a altura ideal para verificar, e se necessário actualizar, os parâmetros do sistema.

IMPORTANTE: Ao abrir, aparece um menu para selecção do idioma. Deve seleccionar o Inglês.

Figura 1 – Escolha do idioma.

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A regulação inicial apropriada dos parâmetros permite evitar que posteriormente surjam resultados incorrectos. Assim, após o arranque do programa deve clicar em:

Æ Tools Æ System Parameters

Aparecem cinco barras: Alloy Curves, Model Colors, Model & Sim, Directories e FLOWCast.

Deve utilizar os valores mostrados nas figuras seguintes. Alloy Curves:

Figura 2 – Regulação do menu “Alloy Curves”.

O valor “Default Critical Fraction Solid %” (CFS) representa o final do período em que há movimento de metal líquido. Ao arrefecer, o metal torna-se pastoso e menos fluido até que deixa de haver qualquer fluxo de metal dentro da moldação. Um valor típico deste parâmetro é 60%.

O valor “Default Niyama Point” é a percentagem de metal sólido a que se calcula este parâmetro. Considera-se que 65% constitui um bom valor de base.

O valor “Default Solidification Shrinkage” representa a contracção ou expansão que o metal sofre ao longo do processo de arrefecimento e solidificação. Um valor negativo significa que o metal contrai, o que representa a situação mais habitual. Caso se verifique que o metal se expande, deve ser colocado um valor positivo.

Model Colors: Pode seleccionar a cor que pretende para cada peça do cacho. Repare que é possível regular até 8 cores diferentes para os materiais usados na moldação.

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