• Author / Uploaded
• hugo garcia

Citation preview

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA

REPORTE DE PRÁCTICA:

PRÁCTICA No. 1 PROCESO DE SIMULACION CON EL SOFTWARE AUTOCAST PROCESOS DE MANUFACTURA UNIDAD II: Procesos de fundición de materiales Presentan:    

Garcia Lopez Hugo de Jesús Garcia Santos Joaquín Morales Martínez Jorge Luis Leyva Quintana Luis Alfonso

Grupo: MA

Hora: 10:00 -11:00 A.M.

Profesor:

Calificación:

M.C. Eduardo Alfaro Pérez

Oaxaca de Juárez, Oaxaca, a 5 de marzo de 2020.

1

Índice. Índice. ..................................................................................................................................... 2 Introducción. ........................................................................................................................... 3 Marco teórico. ......................................................................................................................... 4 Desarrollo de la práctica. ........................................................................................................ 6 Conclusiones......................................................................................................................... 15

2

Introducción. El uso de técnicas de simulación para predecir defectos en piezas fundidas es una técnica ampliamente difundida en el mundo. Esto conlleva grandes ahorros de tiempo y recursos, además de aumentar la calidad de las piezas que se obtienen. Estas ventajas son ejemplificadas en el siguiente artículo mostrando las posibilidades del uso de este tipo de técnicas en el campo de la tecnología de la fundición. En la actualidad casi no se concibe un proceso de la vida cotidiana que no se pueda simular. Por ejemplo, ya nadie aprende a pilotar un avión sin antes haber pasado innumerables horas frente a un simulador de vuelo. Todo aquel proceso que ya sea por su alto costo o por su imposibilidad de hacerlo real en determinado momento, puede dejar de utilizar exitosamente este tipo de técnicas. Como planteó el profesor Scalla Estalella: “La ingeniería también modeliza sus situaciones. Al fin y al cabo, un modelo no es más que un sistema ideal que se comporta como el real con el grado de aproximación suficiente, pero que es más sencillo de calcular, más fácil de construir, más rápido en reaccionar o más seguro de utilizar. Cualquiera de estas cuatro situaciones puede conducir al ingeniero mecánico a modelizar su problema. Pero los modelos son cada vez más complejos, es decir más próximos a la situación real. La computadoras han permitido llevar el cálculo numérico a donde nunca hubiera podido llegar el análisis matemático.” La fundición es un proceso altamente complejo donde se combinan el flujo de metal en la cavidad del molde y la transferencia de calor. La consolidación del método de los elementos finitos ha permitido que este fenómeno entre tantos otros se pueda simular con ventajas evidentes. El uso de computadoras cada vez más potentes ha permitido la creación de modelos cada vez más exactos y cercanos a la situación real. En el mundo existen diversos software comerciales para simular la solidificación en piezas fundidas (Magmasoft, NovaFlow & Solid, ViewCast, CastCAE, MAVIS, etc.) [5-10], los cuales están muy extendidos en países desarrollados.

3

Marco teórico. AutoCAST es un programa de software para el diseño, simulación y optimización de métodos de fundición desarrollado por el Instituto Indio de Tecnología de Bombay . Utiliza el razonamiento geométrico para automatizar el diseño de elementos de métodos de fundición: núcleos, diseño de cavidades de molde, alimentadores, ayudas de alimentación y canales de activación. Se emplea tecnología de simulación rápida e inteligente para visualizar el llenado de moldes y la solidificación de fundición en tiempo casi real. Los ingenieros de fundición pueden importar rápidamente un modelo 3D de piezas fundidas, crear elementos de métodos, simular la fundición, predecir defectos internos (como porosidad por contracción e inclusión de arena) y modificar el diseño de los métodos para mejorar la calidad y el rendimiento. Los diseñadores de productos pueden mejorar el diseño de fundición para la fabricaciónpor modificaciones menores, como filetes en las uniones. [1] Esto permite una mejor compatibilidad entre los requisitos de las piezas y la capacidad del proceso, lo que lleva a cero defectos. La tecnología de piezas fundidas tiene como uno de sus últimos pasos la comprobación de la misma en la práctica, paso que desperdicia una gran cantidad de recursos en caso de tener errores la misma. Con mucha frecuencia se realizan tecnologías en las que mayormente interviene la experiencia de los especialistas y estas necesitan de un número grande de pruebas para llegar al éxito, por supuesto con una considerable perdida para la empresa. Estos problemas se agravan cuando las piezas son de grandes dimensiones, tal como el bloque de cilindros (block) de un determinado motor que puede llegar a pesar 19 toneladas. Como variables de entrada además de la geometría de la pieza, el simulador tiene en cuenta la composición química de la aleación a fundir, el tipo de mezcla de moldeo, la temperatura del metal y el molde, entre otros parámetros. También tiene en cuenta el movimiento de la pared del molde cuando se usa arena en verde, algo que no hay manera de prever en cálculos manuales de aquellas aleaciones que como el hierros fundidos se expanden.

4

Los resultados de la simulación permiten visualizar los principales defectos que se deben producir debido al rechupe, así como los tiempos de solidificación en cada elemento de la malla. La figura 1 muestra los resultados de una corrida del simulador en una pieza analizada. Todos los elementos coloreados 1a responden a elementos que presentarán rechupes, y en 1b el color de cada elemento representa los diferentes tiempos de solidificación. Estos resultados permiten analizar los nudos térmicos y diseñar exitosamente, muchas veces con la ayuda de software especializados un adecuado sistema de alimentación y maza rotado. El conocimiento preciso de los tiempos de solidificación de cada elemento de la malla, permite una mejor ubicación y determinación de las dimensiones de las mazarotas, evitando el usual sobredimensionamiento de las mismas. Haciendo iteraciones sucesivas se puede llegar a una tecnología que logre obtener una pieza sin defectos.

5

Desarrollo de la práctica. A continuación se describirá el proceso de simulación en el programa AutoCAST. La pieza en la que se simula el proceso de fundición es una Carcasa de Turbina. 

El requisito previo de este software es crear el modelo de pieza en el software CAD y guardarlo como un archivo con formato (.stl ) estándar



Crea un nuevo proyecto ingresando el nombre y la ubicación donde se va a guardar.



Importar en AutoCAST el modelo de la pieza. Las dimensiones de la caja del molde que se han tomado como 152.60 x 169.90 x 94.40 mm



La pestaña de molde(mold) rotación a un Angulo de - 90 grados con respecto al eje x, 90 grados con respecto al eje z para que el molde se encurte en la posición adecuada para hacer la simulación.

6



La pestaña parte-grosos (part- thickness mas) se puede visualizar la mediad del grosor del molde en los planos (xy,yx,xz) para analizar si es conveniente las medidas o volver a diseñar el molde las medidas adecuadas.



La pestaña parte-agujeros (part-holes) selección de los agujeros existentes en el molde para representar la superficie de la pieza y analizar estructura , existe 3 agujeros en el molde.



Se dibujar una línea horizontal de partida a la mitad de la vista frontal, una guía para designar el núcleo y poder visualizar la pieza.



La pestaña molde-núcleo (mold-cores), designa el núcleo que nos muestra la forma de la pieza, existe barias opciones para modificar su longitud y diámetro de los tres agujeros existentes reducimos la longuitos para que la pieza tengas las medidas establecidas.

7



La pestaña inicio-tamo del molde (start-mold zise) expande el tamaño de la caja del molde a una medida (250 x 450 x 250) mm, para poder producir 2 piezas.



Ajustamos la posición de los dos moldes para que entre las dos cavidades exista una pequeña distancia para unir el bebedero o copa de vaciado

8



Identificar el punto de acceso donde se verterá el arabio en los dos moldes uniendo las cavidades con el alimentador ajustando la posición más adecuada.



Calcular la temperatura mediante la tabla que nos proporciona el programa identificando si nuestro molde soportara en el instante cuando se vierte el arabio y analizar su recorrido en los planos (xy,yz,xz)

9

GATE (Entrada) Para establecer los canales en donde el metal líquido se introducirá seleccionamos la opción Gate. Básicamente el proceso para dibujar estos canales consiste en relacionar los puntos de alimentación de la pieza y se procede a marcar las líneas guía para estos canales, es importante seleccionar desde los puntos finales de alimentación que ya se habían establecido anteriormente.

Una vez terminado de marcar las líneas que representan a los canales de alimentación, en la pestaña de alimentación se selecciona la opción de optimización, la cual inmediatamente convertirá las líneas guía a los canales de alimentación para posteriormente hacer la simulación del proceso de vaciado y secado.

10

FLOW + (Flujo) En esta sección, se hace la simulación en la que el metal líquido es vaciado al molde de nuestra pieza. Se comienza con seleccionar la opción start y automáticamente comenzara a preparar a la pieza para la simulación.

Una vez terminado, la pestaña siguiente “Resultados”, la cual tendrá la función de realizar toda la simulación, y se divide en cuatro secciones. La primera es “FIling” en la cual se hace el vaciado del metal

Una vez concluido se pasa a la sección de solidificación, en la cual el código de colores nos va a indicar la reducción de la temperatura

11

Una vez terminado el proceso de solidificación y cuando acaba la simulación, se procede a extraer los parámetros que arroja el software. En la pestaña Quality (Calidad) se establecen los límites para  Cold shuts (cierres fríos)  Porosite (Porosidad)  Hard zones (zonas duras)

12

Como parte final se obtiene la curva de enfriamiento que genera el software

13

Report (Reporte). En esta ultima parte solamente se extrae la ficha técnica que proporciona el software

14

Conclusiones.

La simulación para predecir defectos en piezas fundidas es una herramienta muy poderosa que trae consigo las siguientes ventajas:  Disminución del tiempo de puesta a punto de una tecnología de fundición propuesta. Muchas veces este tiempo es crítico para el desarrollo de un prototipo.  Disminución de las pérdidas materiales y energéticas, ya que cuando una tecnología se lleva a la práctica tiene un margen de error mucho menor.  Obtención de piezas fundidas de mayor calidad. Está demostrado que todo esto conlleva a ahorros considerables para la empresa que lo utilice. Es por esto que no se concibe hoy la fundición sin la simulación, que es sinónimo de mejores piezas fundidas en menos tiempo y con un mayor aprovechamiento de metal. Se desarrolló un modelo de componente 3D utilizando el software de simulación Auto-CAST X1 para evaluar posibles defectos de fundición bajo el diseño sugerido del sistema de activación para la fundición en arena El programa en nos proporciona herramientas, métodos y procesos durante la proseos de función de arena. Los parámetros utilizando en el sistema son fácil de usar. El diseño de los métodos incluye diseño semiautomático y modelado 3D del sistema de alimentación y compuerta, seguido de llenado de moldes y solidificación de fundición, para predecir problemas de calidad con mayor precisión Finalmente, la optimización del proceso se lleva a cabo en función de los resultados obtenido en la simulación reduciendo los defectos relacionado con la solidificación.

15

Bibliografía. Amstead, B. H., Ostwald, P. F., Begeman, M. L., & Pintor, B. N. (1981). Procesos de manufactura: versión SI. Compañía Editorial Continental. T. Rodríguez Moliner, (2006), El uso de técnicas de simulación para la predicción de defectos en piezas fundidas. Habana Cuba.

16