Застосування комп’ютерної техніки в технологічній та інженерній практиці

Більшість параметрів встановлено вперше за замовчуванням системою Системні установки. У процесі роботи досить відкоригувати параметри або не змінювати їх взагалі. Введення значень параметрів можна робити в довільному порядку.

З додаткових прийомів, застосовуваних у ливарній технології, в LVMFlowCV реалізовано моделювання тепло - електро нагрівачів (ТЕНів), каналів з теплоносіями (газ, рідина, плазма) і фільтрів. Потужність тепловиділення ТЕНів в процесі моделювання можна змінювати в довільні моменти часу. Канали з теплоносіями можуть використовуватися як нагрівачі і як холодильники.

Модуль « Заливка & Затвердіння  »

У LVMFlowCV є три розрахункових  модуля:

• Затвердіння,

• Заливка,

• Заливка і Затвердіння.

Рисунок 5 Модуль Заливка і затвердіння

У модулі «Затвердіння» форма спочатку вважається миттєво заповненою розплавом і моделюється процес затвердіння сплаву. В основі моделі лежить нерівноважна теорія кристалізації багатокомпонентного сплаву.

У модулі «Заливка» моделюється заповнення форми розплавом, яке розглядається, як течія в'язкої рідини з урахуванням процесів теплопередачі. Перебіг описується рівняннями Нав'є - Стокса. Для вивчення руху в розплаві сторонніх (шлакових) часток у пакеті передбачена можливість моделювання руху кулястих частинок заданого радіусу і щільності. Одночасне моделювання процесів заповнення форми розплавом і його затвердіння здійснюється в модулі «Заливка & Затвердіння».

У кожному окремому модулі процеси тепломасопереносу описуються замкнутою динамічною системою рівнянь, заснованих на законах збереження енергії, імпульсу, маси, рівнянь стану багатокомпонентних сплавів, які вирішуються на прямокутній сітці методом Control Volume (CV) з автоматичним вибором кроку інтегрування за часом. Такий підхід, на наш погляд, є найбільш оптимальним.

Переваги використання методу CV:

• Економія пам'яті при  зберіганні даних на регулярній структурі;

• Можливість застосування швидких алгоритмів, пов'язаних з факторизацією;

• Легко проводиться подрібнення і укрупнення сітки, якщо це необхідно;

• Можливість, при необхідності, легко підвищувати порядок апроксимації.

Динаміка процесу несе в собі велику кількість інформації, тому відображенню результатів моделювання  в пакеті приділено велику увагу. Результати моделювання такі як температурна частка рідкої фази, швидкість течії розплаву, тиск в розплаві, частка усадочних дефектів виводяться на кожному часовому кроці .

Висновок образу відливки (також як і полів функцій, що характеризують її стан ) проводиться у вигляді ізометричного зображення (3D) і в довільному плоскому перерізі (2D), в кольоровій гамі, відповідної встановленою шкалою. Функції обертання і масштабування доповнюють можливості перегляду. Для отримання більш детальної інформації можна вважати чисельне значення поля (температури , частки рідкої фази, швидкості, частки дефектів і т.д.) в довільній точці розрахункової області.

Модуль «Розрахунок напруг і деформацій»

У процесі охолодження  відливок деформується (змінює свої розміри). Одночасно виникають і напруги обумовлені, як неоднорідністю температурного поля, так і взаємодією з формою. У представленій версії LVMFlowCV розраховується взаємодія відливки з формою.

Рисунок 6 Модуль розрахунок напруг і деформацій.

У модулі « РОЗРАХУНОК НАПРУГ » застосована модель розрахунку напруг і зсувів, що виникають при охолодженні відливки з урахуванням наростання твердої скоринки. В даний час LVMFlowCV дозволяє розрахувати такі фізичні величини: вектор зміщення; тензор деформації; тензор напруг. У процесі рахунку для перегляду відображається наступні поля: Зміщення в X, Y, Z напрямках; Поле зсувних напружень; Поле напружень стиску; Поле критичних напружень зсуву;

Зміщення є результатом  деформацій виникають у відливці в процесі охолодження. Поле зміщень в тривимірному вигляді висвічується спотвореним із заданим Коефіцієнтом збільшення. Це для того, щоб краще було оцінити в яких місцях і в яких напрямках відбуваються зміщення. Що висвітлюють стрілки на перетині поля зміщеним показують напрямок зсувів. Колір показує модуль вектора деформації (величину зсуву).

Модуль «Банк паспортів»

Результати моделювання  можна зберігати автоматично  для подальшого перегляду і створення  архіву технологічних рішень. На відливок заводиться «паспорт» в який записуються всі параметри кожного моделювання. Результати розрахунку функцій можна зберігати в 2D і 3D видах.

Рисунок 7 Модуль Банк паспортов.

У модуль «Банк паспортів  », включена можливість створення і перегляду результатів за допомогою анімації. Це дозволяє, наприклад, переглянути процес заповнення виливки в режимі реального часу. Надалі паспорт може бути використаний модулем «Початкові установки» як прототип для нового варіанту моделювання заповнення та затвердіння .

Висновок

Наявність такої системи  як LVMFlowCV в руках технолога - ливарника  дозволить значно здешевити і  прискорити дослідницьку роботу з проектування виливків. Час, який необхідно витратити для розрахунку одного варіанта на Intel Core 2 Duo E8400 при загальному розбитті 500000 вузлів, включаючи форму , становить для модуля «Кристалізація» 9 хвилин , модуля «Заливка» 15 хвилин, і для модуля «Заливка & Кристалізація» 28 хвилин. При цьому забезпечується хороший збіг результатів розрахунку з експериментальними даними. LVMFlowCV пропонує широкий набір інструментів для моделювання , дослідження та створення оптимальної ливарної технології. LVMFlowCV можна використовувати у навчальних закладах при підготовці кваліфікованого персоналу для ливарних виробництв .

 

1.2 КОМПАС- 3D v10

Група компаній АСКОН оголошує про вихід КОМПАС- 3D v10 - нової, поліпшеної і більш функціональною версії системи тривимірного твердотільного моделювання КОМПАС- 3D. Новий КОМПАС скачати став ще більш універсальним і цікавим як для галузей машинобудування , так і для будівельного проектування.

Нові можливості КОМПАС-3D значно підвищують ефективність проектування за рахунок більш 70 -ти змін .

Основне завдання , яке вирішується системою КОМПАС -3D - моделювання виробів з метою істотного скорочення періоду проектування і якнайшвидшого їх запуску у виробництво. Ці цілі досягаються завдяки можливостям :

- Швидкого отримання конструкторської  та технологічної документації , необхідної для випуску виробів ( складальних креслень , специфікацій , деталювання і т.д.);

- Передачі геометрії виробів  в розрахункові пакети;

- Передачі геометрії в  пакети розробки керуючих програм  для обладнання з ЧПУ;

- Створення додаткових  зображень виробів (наприклад , для складання каталогів , створення ілюстрацій до технічної документації тощо) .

Система КОМПАС- 3D дозволяє реалізувати класичний процес тривимірного параметричного проектування - від  ідеї до асоціативної об'ємної моделі , від моделі до конструкторської документації . Основні компоненти КОМПАС-3D завантажити - власне система тривимірного твердотільного моделювання , креслярсько - графічний редактор КОМПАС- Графік і модуль проектування специфікацій . Всі вони легкі в освоєнні , мають російськомовні інтерфейс і довідкову систему.

Система КОМПАС-3D призначена для створення тривимірних асоціативних моделей окремих деталей і  складальних одиниць, що містять  як оригінальні , так і стандартизовані конструктивні елементи . Параметрична технологія дозволяє швидко одержувати моделі типових виробів на основі одного разу спроектованого прототипу. Численні сервісні функції полегшують вирішення допоміжних завдань проектування й обслуговування виробництва.

Доп. інформація:

Основні компоненти КОМПАС- 3D:

1 . Система тривимірного  твердотільного моделювання

Призначена для створення  тривимірних асоціативних моделей  окремих деталей і складальних  одиниць, що містять як оригінальні , так і стандартизовані конструктивні елементи . Параметрична технологія дозволяє швидко одержувати моделі типових виробів на основі одного разу спроектованого прототипу. Численні сервісні функції полегшують вирішення допоміжних завдань проектування й обслуговування виробництва.

2 . Креслярсько- графічний редактор ( КОМПАС- Графік )

Призначений для автоматизації  проектно- конструкторських робіт в різних галузях діяльності . Він може успішно використовуватися в машинобудуванні , архітектурі , будівництві , складанні планів і схем - скрізь , де необхідно розробляти і випускати креслярську документацію.

3 . Модуль проектування  специфікацій

Використовується спільно  з Системою тривимірного твердотільного моделювання та / або Креслярсько- графічним редактором. Модуль дозволяє випускати різноманітні специфікації , відомості та інші табличні документи .

Документ - специфікація може бути асоціативно пов'язаний зі складальним  кресленням (одним або декількома його листами ) і тривимірною моделлю збірки.

4 . текстовий редактор

Призначений для розробки різного роду текстової документації . Можливе як стандартне , так і довільне оформлення документів . При роботі можна використовувати будь-які доступні в Windows шрифти - як векторні , так і растрові .

 

При розробці функцій і  інтерфейсу КОМПАС-3D враховувалися  прийоми роботи , властиві машинобудівному і будівельного проектування .

Основні зміни :

- Підвищення універсальності : реалізовані машинобудівна і будівельна конфігурації системи , налаштовані під конкретну область проектування.

- Підтримка нового стандарту : реалізовані тривимірні розміри і позначення в повній відповідності з ГОСТом 2.052-2006 «ЕСКД . Електронна модель виробу ». Користувач тепер може додавати і зберігати всі необхідні позначення в тривимірних моделях , а також автоматично передавати їх в креслення .

- Поповнення можливостей  налаштування виду програми: нова  стартова сторінка містить всі необхідні посилання для зручності початку роботи та нові колірні схеми для кращого уявлення інтерфейсу КОМПАС- 3D. Розширені спливаючі підказки з описами елементів полегшать освоєння продукту і нового функціоналу.

- Істотне збільшення способів  для колективної роботи над  проектами : користувач має можливість  вставки в поточне креслення  вмісту іншого креслення , у тому числі із збереженням зв'язку з документом - джерелом , наприклад , з планом будівлі. Вставляючи в своє креслення -яке зображення з іншого креслення , проектувальник може зберегти зв'язок з джерелом і буде бачити зміни , якщо такі відбудуться.

- Нові можливості для  тривимірного моделювання: зміна  розмірів ескізів в режимі редагування твердотільних операцій , повноцінні твердотільні операції в середовищі збірки. При роботі з моделями збірок тепер можна виконувати ті ж операції , що і при роботі з моделлю деталі: додавання / видалення матеріалу , створення фасок , заокруглень , ребер жорсткості і т.п. Таким чином , з'явилася можливість створення в збірці тіл, що належать самій збірці, а не будь-якого компонента .

- Поліпшення візуального  відображення проекту: нова команда  « Заливка » дозволяє створювати  одноколірні і градієнтні заливки  різних типів: лінійну , циліндричну , кутову , конічну , радіальну , квадратну. Їх використання істотно покращує візуальне відображення проектів користувача і дозволяє надати результати робіт в більш ефектному вигляді.

- Підтримка стандарту кодування символів Юнікод (Unicode ) : даний стандарт охоплює практично всі письмові мови , що істотно полегшує обмін технічною документацією на різних мовах між користувачами КОМПАС-3D завантажити .

- Управління параметрами  масо- центрувальних характеристик ( МЦХ ): при роботі з покупними виробами або з виробами , запозиченими ззовні і не вимагають детального опрацювання геометрії , користувач може задавати значення маси або координати центру мас моделі . Таким чином , якщо користувачеві немає потреби витрачати зайвий час на детальну промальовування геометрії , але є необхідність дотримання масо- центрувальних характеристик , робота зі створення подібних елементів суттєво спроститься .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Опис виконання  роботи

В компас 3d створюємо тривиміру модель деталі й ливникової системи, й зберігаю в форматі m3d та stl.

Рисунок 9 Деталь.

Відкриваємо програму NovaFlowSolid  й за допомогою неї збираємо форму встановлюємо матеріал деталі та вибираємо необхідні  матеріал формо  суміші та інших параметрів . Проводимо моделювання заливки форми .

Після заливання форми робимо скрин шот утворившихся дефектів та аналізуємо причини їх утворення.

Рисунок 10 Дефекти утворені при охолодженні

Як бачимо  що у нас  утворилося два місця усадкових  раковин.

Усадковими раковинами називають  відкриті або закриті порожнини  в тілі відливка, що мають шорстку глибоку кристалічну поверхню зі слідами дендритів. Усадочна пористість являє собою дрібні порожнини, розташовані між дендритами сплаву по всьому об'єму відливка або в її центральних частинах. Усадкові раковини на відміну від усадочної пористості мають порівняно великі розміри. Відкриті усадочні раковини бувають окислені. Усадкові раковини зазвичай утворюються в потовщених місцях відливки, які тверднуть в останню чергу. Як правило, за рахунок ліквації при затвердінні відливки метал в усадочній раковині має підвищений вміст сірки і фосфору. Всі метали при нагріванні збільшуються в об'ємі, а при охолодженні, навпаки, скорочуються. Отже, обсяг рідкого металу у формі завжди більше обсягу металу затверділої виливки. Скорочення обсягу і лінійних розмірів виливки у формі при охолодженні називається усадкою. Процес усадки сплаву у формі можна розбити на три стадії: усадка рідкого розплаву до досягнення нею температури початку затвердіння ; усадка сплаву в період переходу його з рідкого стану в твердий; усадка сплаву в твердому стані.