Simple Solutions That Work! Issue 13

MODELADO DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN El cálculo de boquilla de entrada y barra alimentadora solamente toman unos minutos. Los componentes del sistema se pueden crear en CAD o en el mismo software de simulación. Ítems que se usarán para más de una pieza, como una copa de colado standard, puede crearse en un formato de componente, que permite reutilizarla cuando se necesite, ahorrando un tiempo considerable en la fase de creación de los modelos. Si se desarrolla y utiliza una biblioteca de componentes del sistema de alimentación, el proceso completo de diseño del proceso, desde la carga de la pieza desnuda hasta tener un sistema completo listo para la simulación de verificación, puede hacerse en unos 30 minutos. VERIFICACIÓN DEL DISEÑO UTILIZANDO CFD Y ANÁLISIS DE LA SOLIDIFICACIÓN Una vez diseñado el sistema de alimentación, se hace un análisis computacional completo fluidodinámico (CFD) para visualizar y predecir el llenado del molde. Esto también nos entrega una distribución de temperaturas más precisa, lo cual nos da el mejor análisis de solidificación. Además del análisis de temperatura, el análisis CFD puede entregar información de velocidades. Es importante mantener bajas velocidades en el flujo del metal durante el llenado, para minimizar las posibilidades de defectos por reoxidación o turbulencia. Generalmente al análisis del llenado le sigue automáticamente un análisis de la solidificación, usando cálculos térmico y volumétrico combinados. Esta técnica no sólo predice una solidificación pobremente direccionada, sino que también nos entrega el más preciso análisis de macroporosidades debidas a falta de alimentación de metal. En muchos casos, la porción de análisis del diseño puede hacerse en una hora o menos. Las simulaciones de verificación, utilizando análisis CFD completo, puede hacerse típicamente en dos horas o durante la noche, dependiendo de la velocidad de los procesadores y de la memoria disponible de la computadora y de la complejidad de la pieza y los materiales utilizados. En general, las piezas fundidas con paredes delgadas requieren más tiempo de cálculo y los materiales con conductividades térmicas mayores, como el aluminio y el cobre, tomarán más tiempo de cálculo, con los otros parámetros iguales. Una de las cosas que el análisis de las zonas de alimentación NO nos dice es el efecto del flujo de metal. En este ejemplo, la fundición 86 decidió invertir la pieza y alimentación sobre ésta, esperando que el proceso de llenado crearía los gradientes de temperatura para la solidificación direccional. Se muestra el diseño inicial en la Figura 6 : Desafortunadamente, el llenado no tuvo el efecto deseado y hubo áreas aisladas de la alimentación en cada paleta o aspa. Entonces la fundición dio vuelta la pieza y le dio múltiples entradas a la brida. Se muestran el modelo y los resultados en la Figura 7 : Este ejemplo muestra claramente por qué es importante verificar el diseño de la alimentación con una simulación completa, incluyendo el análisis fluidodinámico. Es imposible que las reglas empíricas tomen en cuenta todas las variables y dinámicas de un proceso tan complicado como el llenado y la solidificación de piezas fundidas. Sin embargo, esas reglas nos pueden ayudar a tener un buen diseño mucho más rápido que por simple prueba y error. Contacto: DAVID C. SCHMIDT [email protected] Figura 6: Diseño inicial y gráfica de la densidad del material, mostrando áreas de pobre alimentación. Figura 7: Alimentación mejorada al invertir la pieza, agregando entradas múltiples a la brida.