Дизайн кувальних деталей - від САПР до імітації - MetalBlog

Блог експертів з металургії

Кузнечна частина - сектор цифрового дизайну - інструменти САПР та цифрове моделювання

Протягом декількох років цифровий ланцюг є невід’ємною частиною процесу проектування кованих деталей. Переваги циклу проектування-моделювання багаторазові, крім економії часу на розробку інструментів та діапазонів виробництва, він забезпечує безпеку для кінцевого замовника. Його використання застосовується для розробки нових деталей, для реіндустріалізації та вдосконалення процесу кування існуючої деталі.

Завданням конструкції є визначення грубо кованого, починаючи з оброблюваної деталі, а потім поступово підніматися до початкової ділянки, враховуючи всі послідовні операції формування. Звичайно, повернення ділового досвіду є дуже важливим, але воно спирається на цифрові інструменти, зокрема на програмне забезпечення САПР. Найбільш використовуваним програмним забезпеченням є Catia (Dassault Systèmes), PTC Creo (Parametric Technology Corporation) або Unigraphics (Siemens).

Першим кроком є «одяг» обробленої деталі та визначення лінії проділу. Для оформлення сировинної частини ми застосуємо правила проектування, адаптовані до торгівлі кузні. До обробленої деталі додаються додаткові товщини, щоб уникнути пожежі, але в деяких випадках зменшити різницю між різними ділянками деталі (щоб оптимізувати розподіл матеріалу і, таким чином, мати деталь, яку можна виготовити в ковка), підрізи для "виймання" деталі, радіуси, що сприяють потоку матеріалу та покращують термін служби інструменту і, нарешті, рукоятки для обробки та управління.

Чисельне моделювання різних операцій діапазону (Forge 3D - зображення Transvalor).

Всі ці доповнення залежатимуть від маси, морфології деталі, обраного сплаву (більш-менш пластичного) і, нарешті, типу використовуваного преса. Наприклад, зазор у гвинтовому пресі становить близько 3 °, тоді як він більше (від 5 ° до 6 °) у молотка. Потім на заготовку наносять коефіцієнт розширення матеріалу. Цей коефіцієнт залежить від матеріалу та масивності деталі (з урахуванням охолодження перед формуванням).

По-друге, задирка повинна бути розмірною, розміри якої визначаються масою деталі для чорних матеріалів та об'ємом для кольорових матеріалів. Параметри задирки - це довжина, товщина та радіус з'єднання задирки. Незважаючи на конструктивні правила, розміри гранул можна регулювати для того, щоб випустити або захопити матеріал на шкоду життю інструменту через збільшення тиску в каналі заусенця.

Цифрові інструменти допомагають налагоджувати процес на пресі, даючи можливість попередньо визначити параметри процесу цифровим способом.

Наступним кроком є проектування чорнового чорнового, який буде мати дуже подібну форму, оскільки співвідношення обсягів між чорновим чорновим і готовим чорновим буде дуже незначним, ніж 1 (кілька%). Чорнові чорнові, зокрема, будуть вужчими, щоб уникнути порізів на фініші, і вище, щоб уникнути проблем з ненаданням фінішу. Радіуси та філе будуть приблизно на 1,5 більше, ніж обробка. Для задирки товщина буде більшою, ніж товщина обробки. Що стосується радіуса проходу задирки, він буде подвоєний для сприяння потоку матеріалу. Функції цього чорнового інструменту полягатимуть на додаток до забезпечення розподілу матеріалу деталі, щоб уникнути можливих дефектів, збереження терміну служби фінішного інструменту за рахунок зменшення таких явищ, як пластична деформація, де абразивний знос.

Потім визначте всі ковальські операції, що передували чорновій обробці. Дійсно, залежно від морфології деталі, яку потрібно отримати, необхідні операції підготовки та розподілу матеріалу. Це для того, щоб отримати оптимізований розподіл матеріалу, а також реагувати на проблеми зменшення ваги при реалізації та на технічні проблеми (металургійні, обмеження нагрівання в порівнянні зі швидкістю деформації ...).

Завдання цифрового моделювання - дозволити регулювання діапазону ковки та проектування різних інструментів, визначених на етапі проектування, а також визначення для майстерні кузні найкращих налаштувань преса для налаштування. процес. Конструкція різних кувальних інструментів буде скоригована після першого моделювання. Це для усунення несправностей (ненадання, перегин тощо), сприяння потоку та, насамперед, забезпечення металургійного стану деталі. Дійсно, деякі матеріали, такі як титанові сплави (TA6V), чутливі до температури під час деформації і не повинні перевищувати температури переходу β.

Чисельне моделювання операцій в діапазоні ковки - зображення Transvalor

Поточне програмне забезпечення (Transvalor Forge, Altair AFDEX, Qform і Deform) може використовуватися, серед іншого, для прогнозування розвитку температури, еквівалентної деформації в деталі під час ковки, зусиль пресування, дефектів (вигини, відсутність матеріалу, . .) і, нарешті, волокнистість деталі. Також можна проводити аналіз напруженості інструменту, щоб простежити розподіл сил та температури та передбачити їх знос. Також можливо виконати термомеханічний розрахунок, з'єднаний між деталлю та інструментами. Нарешті, моделювання також дозволяє протестувати дизайн та діапазон альтернатив для вдосконалення існуючого процесу.

Першим кроком є налаштування кроків, пов’язаних із кожною послідовністю форматування. Насправді кожен діапазон ковки включає час перенесення від печі до преса, час очікування на інструменті, операцію формування та, нарешті, час охолодження. Тому метою є розбити кожну послідовність формування, щоб отримати найбільш реалістичне моделювання, яке відповідає реальності майстерні.

Конфігурація вхідних даних моделювання стосується як частини (температура, розмір осередків тощо), так і процесу (швидкість ковзання, температура інструментів, теплообмін тощо). Час обчислення буде залежати від бажаної точності на рівні результатів "деталі" і, отже, від сітки деталі.