La corretta impostazione della simulazione per la ... · Molto frequentemente nelle zone dove si...
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La corretta impostazione della simulazione per la previsione dei difetti Andrea Panvini – PiQ 2 s.r.l. Brescia, ITALY [email protected]
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La corretta impostazione della simulazione per la previsione
dei difetti
Andrea Panvini – PiQ2 s.r.l. Brescia, ITALY
FILOSOFIA DA FONDERIA…Uno stampo in produzione produce il 10% di scarto: 1 pezzo su
10 presenta un difetto che lo rende non conforme.
Effettuo un controllo RX al 100% dei pezzi prodotti
FILOSOFIA DA FONDERIA…Uno stampo in produzione produce il 10% di scarto: 1 pezzo su
10 presenta un difetto che lo rende non conforme.
Effettuo un controllo RX al 100% dei pezzi prodotti
Uno stampo in produzione produce il 10% di scarto: 1 pezzo su 10 presenta un difetto che lo rende non conforme.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Effettuo un controllo RX al 100% dei pezzi prodotti
Uno stampo in produzione produce il 10% di scarto: 1 pezzo su 10 presenta un difetto che lo rende non conforme.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Effettuo un controllo RX al 100% dei pezzi prodotti
Effettuo una simulazione utilizzando i reali parametri di produzione: temperature, curve iniezione…
FILOSOFIA DA FONDERIA…
FILOSOFIA DA FONDERIA…
DOMANDA: La simulazione è corretta?
FILOSOFIA DA FONDERIA…
DOMANDA: La simulazione è corretta?
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
FILOSOFIA DA FONDERIA…
Lancio la stessa simulazione altre 9 volte con gli stessi parametri: altre 9 volte la simulazione mi farà vedere il difetto nello stesso identico punto e dimensione.
Ma nella realtà della fonderia solo 1 getto su 10 ha il difetto: gli altri 9 non lo hanno.
Se dovessi stare a quanto mi dice la simulazione, avrei il 100% di pezzi difettosi.
RIFACCIO LA DOMANDA: La simulazione è corretta?
FILOSOFIA DA FONDERIA…
100%
E’ ragionevole quindi dire che la simulazione:
• E’ in grado di approssimare il processo purché venga impostata correttamente
• Può dare indicazioni di quanto un processo possa essere critico
• Può dare indicazioni di una tendenza alla formazione di difetti
• Può dare indicazioni su quali siano le cause di un difetto• Permettere di capire se eventuali modifiche possano
ridurre/aumentare o spostare il difetto.
COME SI IMPOSTA CORRETTAMENTE UNA SIMULAZIONE?
Prima di tutto: che tipo di simulazione sto facendo?Simulazione preventiva: sto progettando uno stampo e voglio capire come disegnarlo. Non conosco ancora i reali parametri operativi, quindi per impostare la simulazione ci si deve basare sul calcolo (CastleMind), sul buon senso e sull’esperienza derivante da casi analoghi.
Frequentemente devo comparare diverse soluzioni
COME SI IMPOSTA CORRETTAMENTE UNA SIMULAZIONE?
Simulazione consuntiva: ho uno stampo in produzione che da problemi e voglio capire come risolverli. Devo essere in grado di recuperare dalla fonderia i parametri di processo (curve di iniezione, termografie…), elaborarlie capire come utilizzarli.
?
E’ inutile simulare un processo che non è sotto controllo a meno che non si sia disposti a simulare le condizioni fuori controllo.
POROSITA’Le porosità riscontrabili nei getti pressocolati sonofondamentalmente riconducibili a 2 tipologie.
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DA GASDA RITIRO
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E quindi le si deve cercare nei risultati della simulazione in maniera differente.
POROSITÀ DA GAS:
Sono causate generalmente dall’inglobamento di aria o altri gasdurante la fase di riempimento dello stampo.Il gas intrappolato viene compresso e forma piccole bolle chevengono congelate durante la solidificazione.
Le porosità da gas hanno quasi sempre una forma tondeggiante con pareti lisce.L’aspetto delle pareti può essere lucente o scuro, a seconda dell’origine del gas.
La porosità da gas generalmente è dispersa, matendenzialmente localizzata in zone particolari del getto.
Quando il problema è la porosità da gas, la prima azione è quelladi individuarne la causa.
ARIA INTRAPPOLATA: è sicuramente la sorgentepredominante di porosità ed è legata al flusso turbolentosviluppato durante il riempimento dello stampo.
PARAMETRI MACCHINA PER LA SIMULAZIONEAttenzione al profilo di iniezione! Prestare attenzione sia allavelocità di prima che di seconda faseCalcolare ed impostare correttamente il punto dicommutazione tra 1^ e 2^ faseAnalizzare cosa succede nel contenitoreCercare di capire da dove arriva l’ariaValutare l’influenza della velocità
POROSITÀ DA GAS:
Il contenitore è la sorgente principale di ariaPOROSITÀ DA GAS:
Il contenitore è la sorgente principale di aria
POROSITÀ DA GAS:
Il contenitore è la sorgente principale di aria
POROSITÀ DA GAS:
Intervenire sui parametri di iniezione in prima fase
Determinare la posizione dell’aria e verificare il funzionamento corretto di pozzetti e sfoghi d’aria.
POROSITÀ DA GAS:
Abbassare gradualmente la soglia per capire le zone a maggior quantità di aria inglobata
Determinare la posizione dell’aria e verificare il funzionamento corretto di pozzetti e sfoghi d’aria.
POROSITÀ DA GAS:
Abbassare gradualmente la soglia per capire le zone a maggior quantità di aria inglobata
BLISTERS
Sono dovuti all’espansione dei gascompressi nel getto durante la colata.Si manifestano quando il getto èriscaldato ad una temperatura per cui igas tendono ad espandersi econtemporaneamente le caratteristichemeccaniche del metallo sono basse inquanto il getto è ancora caldo.
Cosa c’è sotto un blister?Porosità immediatamente sotto la superficie.
BLISTERS
Visualizzazione dell’aria prossima alla superficie: scala ristretta 0,99-1
BLISTERS
Visualizzazione dell’aria prossima alla superficie: scala ristretta 0,99-1
BLISTERS
Visualizzazione dell’aria prossima alla superficie: scala ristretta 0,99-1
BLISTERS
BLISTERS
Visualizzazione dell’aria prossima alla superficie: scala ristretta 0,99-1
Con una discreta dose di fortuna…
BLISTERS
Con una discreta dose di fortuna…
BLISTERS
BLISTERS
LUBRIFICANTE: Porosità generalmente con superficie scura,maleodorante al taglio.Eccessiva lubrificazione dello stampoEccessiva lubrificazione del pistoneProdotti smetallizzanti
Gli idrocarburi presenti nei lubrificanti, a contatto con il metallo fusodegradano, vaporizzano e bruciano formando grosse quantità di gas.
ATTENZIONE!
Agli RX vengono visti come porosità, ma non lo sono in senso stretto!
VAPOREEffettuare asciugatura conaria compressaRidurre la lubrificazionesulle aree fredde delle matriciPrevedere canalini didrenaggio dell’acqua ineccesso (su carrelli)Perdite del circuito diraffreddamento: solitamenteporosità localizzate
Un aspetto secondario dell’eccessiva lubrificazione dello stampoè lo sviluppo di vapore acqueo causato da una non completaasciugatura delle matrici. Porosità da vapore hanno solitamenteaspetto brillante e tondeggiante.
ATTENZIONE!
Agli RX vengono visti come porosità, ma non lo sono in senso stretto!
POROSITÀ DA RITIRO:
Solidificazione ritiro dimensionaleCausato dal passaggio da liquido asolidoIn pressocolata si forma per primo unguscio esterno solido all’interno silocalizza il ritiro e si formano dellecavità.La forma delle cavità è spessoallungata e di grosse dimensioni.
Il bordo della porosità è frastagliato esi possono notare chiaramente ledendriti che affiorano.Frequentemente la superficie èbrillante e non ossidata.
LIQUID FRACTION : consente di visualizzare la percentuale di frazione liquida
presente nello stampo durante i vari step di solidificazione.
Portarsi alla fine della solidificazione e procedere a ritroso per individuare
progressivamente le aree del getto che solidificano per ultime e che quindi
saranno maggiormente soggette alla formazione di porosità da ritiro.
POROSITÀ DA RITIRO:
È da tener presente che porosità da gas e da ritiro quasi sempresono presenti contemporaneamente e le une tendono asferoidizzare le altre.
Ritiro puro Gas
puro
MistaMista
POROSITÀ MISTE:
Aria residua+solidificazione Permette di identificare le zone critiche dove i due tipi di porosità sono concomitanti
POROSITÀ MISTE:
Aria residua+solidificazione
POROSITÀ MISTE:
Aria residua+solidificazione
POROSITÀ MISTE:
GIUNZIONI FREDDE
Sono, insieme alle porosità di variotipo, i difetti più diffusi in fonderia,anche perché immediatamentericonoscibili ed individuabili.Questi difetti sono solitamentecorrelabili ad un flusso di metallonon regolare e freddo: L’entità puòvariare da cattiva finitura superficialea getto incompleto
Il metallo perde calore ed inizia asolidificare anche durante la fase diriempimento.Si forma sul fronte di avanzamentouno strato di ossido che impediscela ricongiunzione con un altrofronte. ultime parti riempite
parti più fredde
GIUNZIONI FREDDE
Visualizzazione in temperatura: importante la scala utilizzata
Full range
GIUNZIONI FREDDE
Visualizzazione in temperatura: importante la scala utilizzata
Ristretta
GIUNZIONI FREDDE
Visualizzazione in temperatura: importante la scala utilizzata
Solidus-Liquidus
GIUNZIONI FREDDE
Visualizzazione in temperatura: cut-off Liquidus
GIUNZIONI FREDDE
GIUNZIONI FREDDE
Visualizzazione in temperatura: cut-off Solidus
GIUNZIONI FREDDE
Visualizzazione in temperatura: cut-off medio
GIUNZIONI FREDDE-OSSIDI
Molto frequentemente nelle zone dove si trovano giunzioni fredde è possibile che si vada a collassare il fronte ossidato.
GIUNZIONI FREDDE-ARIA
Non è detto che dove c’è giunzione fredda si trovi aria.
METALLIZZAZIONE DELLO STAMPO
Causata dall’elevata velocità e temperatura del flusso di metallo.Bisogna porsi in un istante compreso tra l’inizio riempimento e il
momento in cui iniziano a riempirsi gli attacchi di colata
METALLIZZAZIONE DELLO STAMPO
Attenzione alla scala: max a 50m/s
METALLIZZAZIONE DELLO STAMPO
Attenzione alla scala: max a 50m/s
METALLIZZAZIONE DELLO STAMPO
Attenzione alla scala: min 40 m/s max a 70m/s
METALLIZZAZIONE DELLO STAMPO
Attenzione alla scala: min 40 m/s max a 70m/s
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T +39 030.6595058 | F +39 030.6595059
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