Valun simulointi

Valun simulointi on tietokoneavusteinen matemaattinen menetelmä, jolla pyritään analysoimaan ja ennustamaan

  • sulan virtausta muotin sisällä
  • lämmön siirtymistä valumateriaalissa, muottimateriaalissa, muottia jäähdyttävissä elementeissä sekä näiden välillä
  • valumateriaalin kutistumisilmiöitä
  • valumateriaalin kiderakenteen muodostumista.

Simulointia varten kootaan joukko kolmiulotteisia tietokonemalleja, jotka asetetaan keskinäiseen vuorovaikutukseen tietyllä, valumenetelmästä ja laskennan tavoitteista riippuvalla tavalla. Vähimmillään tarvitaan mallit valettavasta kappaleesta ja sitä ympäröivästä muottiaineesta. Lisäksi voidaan ottaa mukaan mallit valukanavistosta, jäähdyttävistä elementeistä, kutistumaa korvaavan aineen tarjoavista elementeistä (eli syötöistä) ja ilman poistumiselle reitit tarjoavista elementeistä. Mallien välinen rajapinta kuvataan lämmönsiirtokertoimella.

Mallit jaetaan suorakaiteen muotoisiin, kolmiulotteisiin laskenta-alkioihin. Laskenta-alkioita on mallien muodoista ja ulottuvuuksista riippuen 10 - 100 miljoonaa. Verkon käsittelyyn kuluu laskettavien kohteiden määrästä riippuen 15 minuutista jopa useampaan viikkoon.

Täyttymislaskenta ja jähmettymislaskenta

Valun simulointia tehdään yleisimmin jähmettymislaskentana, täyttymislaskentana tai näiden yhdistelmänä. Jähmettymis- ja täyttymislaskentojen lisäksi on mahdollista analysoida valujännitysten tai valurautojen kiderakenteen muodostumista.

Jähmettymislaskenta mallintaa valumateriaalin jäähtymistä ja kiderakenteen muodostumista siten, että kutistumavikojen muodostumista on mahdollista ennustaa. Pelkkä jähmettymislaskenta olettaa mallin olevan alkutilanteessa tasarakenteinen esimerkiksi siten, että jokainen laskenta-alkio on asetettu samaan lämpötilaan. Todellisuudessa valumateriaali jäähtyy jo muotin täyttymisen aikana, mutta hiekkavalun jäähtymisnopeus on niin pieni, että pelkän jähmettymislaskennan tarkkuus on kutistumavikojen ennustamiseen riittävä.
Täyttymislaskenta mallintaa valumateriaalin virtauksen, lämmön siirtymisen ja kiteytymisilmiöt muotin täyttymisen aikana. Jos täyttymislaskennan jälkeen tehdään vielä jähmettymislaskenta, jähmettymislaskennan alkutilaksi otetaan verkotetun simulointimallin eri osien lämpötilat täyttymislaskennan loputtua.

Jähmettymislaskenta on parhaiten hyödynnettävissä valutuotteen suunnittelun apuna, koska sillä saa näkyviin ongelmalliset muodot. Ongelmallisiksi voivat osoittautua esimerkiksi muodot, joihin ei virtaa kutistumaa korvaavaa materiaalia ja muodot, jotka keräävät runsaasti lämpöä. Molemmissa tapauksissa valmiissa valussa voi olla näissä kohdin imuhuokoisuutta. Runsaasti lämpöä keräävistä kohdista voi lisäksi tulla pinnanlaadultaan kelvottomia. Täyttymislaskenta sopii parhaitan valimon käyttöön valujärjestelmän optimioinnin työkaluksi.

Lisätietoja

Tuula Höök 040 806 3075
tai oheinen yhteydenottolomake