Simula todas las etapas, desde el precalentamiento hasta la solidificación, con un flujo de trabajo CAE enfocado en el vacío
Transferencia de calor por radiación con reflexiones y sombreado precisos
Calcula flujo, solidificación, contracción, tensiones y alabeo
Compatible con todos los procesos y aleaciones de fundición al vacío
Reduce pruebas, desperdicio de material y tiempos de producción con simulaciones confiables basadas en datos.
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Reduzca iteraciones y desperdicio al validar la factibilidad del proceso, tiempo de ciclo y la selección del herramental antes de producción.
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Prediga porosidad, contracción, desgarro en caliente y alabeo modelando llenado a baja presión y transferencia de calor radiativo.
Ajuste sistema de alimentación y mazarotas , espesor de cáscara y aislamiento en un gemelo digital, del metal líquido a la solidificación.
Las primeras piezas se examinaron mediante líquidos penetrantes fluorescentes y radiografía. Se detectaron porosidades macro y micro, con poros individuales mayores de 0.2 mm.
Debido a la geometría de la pala, se forman puntos calientes en las zonas de transición pala-plataforma, y la región central de la pala muestra tendencia a desarrollar defectos de contracción.
Material: superaleación de níquel CHS70
Molde: cáscara cerámica con aislamiento térmico
Precalentamiento del molde: 1050 °C
Equipo: UPPF-3M
Temperatura de vertido: 1500 °C
Exposición al vacío: 180 s
Enfriamiento: Ambiente
PoligonSoft resuelve la transferencia acoplada de calor y masa durante la solidificación de la pieza de fundición mediante el método de elementos finitos (MEF).
Para ejecutar la simulación, se requiere un modelo de malla del área de modelado. En este caso, el área de modelado incluye el metal, la cáscara cerámica y el aislamiento térmico.
El Generador de Cáscara permite la creación automática, sin construcciones manuales previas, de un modelo mallado de la cáscara cerámica y de la capa de aislamiento con espesores especificados, a partir del modelo 3D de la pieza.
Pasos de generación de cáscara.
Aislamiento térmico
Cáscara cerámica
Asbesto
Ladrillo refractario
Pantalla de radiación
Área de modelado del horno de vacío
Se formuló un modelo del proceso tecnológico con la siguiente secuencia de cálculo:
Cálculo del enfriamiento del molde desde su extracción del horno de precalentamiento hasta el vertido del metal.
Modelado de la solidificación desde el llenado del molde hasta la admisión de aire.
Modelado de la solidificación desde la admisión de aire hasta la solidificación completa al aire en el taller.
Calentamiento + Traslado + Vacuado
Colada + Retención + Enfriamiento
Campo de temperatura del molde al inicio del vertido.
Temperatura de la pieza y contracción en el momento de la admisión de aire.
Contracción prevista tras el enfriamiento comparada con secciones metalográficas de la pieza real.
Para eliminar los defectos, se realizaron simulaciones de solidificación en PoligonSoft con varias dimensiones de mazarota.
La pieza se considera aceptable si la simulación no predice contracción en las secciones críticas previamente identificadas.
Incrementar la masa de la mazarota o modificar solo el esquema de aislamiento del conjunto de alimentación no eliminó la contracción en la pala.
Se actualizó el diseño para añadir una mazarota vertical adicional en la zona problemática.
Las capacidades del sistema PoligonSoft se demuestran modelando el crecimiento cristalino direccional bajo vacío en un bloque de muestra de superaleación de níquel, utilizando un baño de refrigerante de metal líquido.
Semillas
Cáscara cerámica
Baño con refrigerante de metal líquido
Calentador inferior
Calentador superior
Material: Níquel Inconel 625
Refrigerante: Aluminio (metal líquido)
Temperatura inicial del molde: 20 °C
Temperatura de vertido: 1510 °C
Calentador superior: 1560 °C
Calentador inferior: 1640 °C
Baño refrigerante: 840 °C
Tras el vertido, el bloque de fundición se desciende desde la zona caliente del horno hacia el baño refrigerante. El gradiente térmico axial, junto con el perfil de movimiento, gobierna el crecimiento cristalino desde la semilla orientada y la macroestructura resultante. Ajustar la velocidad de enfriamiento permite alcanzar la macroestructura objetivo.
La transferencia de calor hacia el molde está dominada por la radiación de los calentadores y del baño de aluminio líquido. A medida que aumenta la temperatura de la superficie del molde, el aluminio empieza a actuar como refrigerante.
El molde no alcanzará una temperatura uniforme, por lo que es necesario obtener la distribución de temperaturas antes del vertido.
El llenado del molde ocurre muy rápido, en aproximadamente 3 s. A pesar del corto tiempo de vertido, la temperatura del metal líquido desciende significativamente al contacto con la región más fría de la semilla, en aproximadamente 200 °C.
El cálculo proporciona el campo de temperaturas del metal al final del llenado.
La etapa térmica más compleja es el traslado del molde lleno con inmersión parcial en el baño de aluminio líquido, ya que las condiciones de contorno cambian de forma continua durante el cálculo.
El intercambio de calor entre el molde en movimiento, los calentadores, el refrigerante de metal líquido y las paredes del horno también varía con el tiempo.
PoligonSoft gestiona estas condiciones cambiantes de forma automática, sin intervención adicional del usuario.
En la etapa final, el módulo Macroestructura utiliza los campos de temperatura calculados y las propiedades de la aleación para determinar la macroestructura resultante.
Puede ser necesario rediseñar el bloque de fundición, ya que la configuración actual no asegura un precalentamiento uniforme del molde antes del vertido ni una distribución uniforme de la zona bifásica a través de la sección de la muestra, lo que afecta la estructura resultante.
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