Simulazione di colata per la scelta della Pressa. Minore Pressione, Minore Forza, Minor Costo
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- Virginia Petrucci
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1 Valente ing. Lorenzo Valente dr. Tiziano ECOTRE: Esclusivista ProCAST, QuikCAST e per l Italia _Rev01
2 ATTIVITA Obiettivo: scegliere la pressa ottimale per stampare un pezzo Scenario: Nomogramma pressa generalmente utilizzato in fonderia, ma diagramma PQ 2 poco conosciuto Periodo: 1 anno Processo: pressocolata con e senza sottovuoto Casi: 130 stampi simulati con ProCAST\QuikCAST N.B.: la scelta della pressa deve considerare le prestazioni richieste dall insieme: stampo-pistone-contenitore-parametri di processo _Rev01
3 PRESTAZIONI PRESSA RIEMPIMENTO SOLIDIFICAZIONE Pressione d iniezione adeguata per garantire la velocità di seconda fase del pistone al fine di riempire la cavità pezzo in un tempo massimo Pressione di Terza Fase per compattare la lega e quindi compensare il ritiro volumetrico del pezzo (circa 7%) Diagramma PQ 2 Portata 2 \Pressione Nomogramma Diagramma: Superficie stampabile\pressione sulla lega 10% fonderie italiane 80% fonderie italiane _Rev01
4 PRESTAZIONI PRESSA Es. Italpresse 400 SC Riempimento: Diagramma PQ 2 Solidificazione: Nomogramma Il diagramma mostra la pressione d iniezione sulla lega e la portata (quadratica) con i pistoni disponibili con la pressa _Rev01 Il diagramma mostra la Pressione di Terza Fase sulla lega con i pistoni disponibili con la pressa. Questa pressione è in funzione della Superficie Stampabile e della Forza di chiusura
5 COSTRUIRE IL DIAGRAMMA PQ 2 PRESSA Le prestazioni del gruppo d iniezione della pressa sono definite da 4 parametri: 1. Pressione di linea: Bar 2. Diametro cilindro: 115 mm 3. Pistoni disponibili: mm 4. Velocità massima pistone senza lega Italpresse IP 400 SC _Rev01
6 DEFINIRE LE PRESTAZIONI D INIEZIONE RICHIESTE DAL PEZZO PEZZO: tempo di riempimento STAMPO: n.cavità, lay-out,.. PISTONE: ø, CONTENITORE: lunghezza, ø,. PARAMETRI PROCESSO: V, P, T, QUALE PRESSA OFFRE LE PRESTAZIONI RICHIESTE DA PEZZO-STAMPO-PISTONE- CONTENITORE-PARAMETRI PROCESSO? _Rev01 Italpresse IP 400 SC Colosio PFO 560 IDRA OL 900S
7 DEFINIRE LE PRESTAZIONI D INIEZIONE RICHIESTE DA PEZZO- STAMPO-PISTONE-CONTENITORE-PARAMETRI Le prestazioni d iniezione richieste dipendono da 3 parametri 1. Tempo di riempimento 2. Velocità attacco di colata 3. Perdite di carico (Cd: Coefficiente di Scarico): contenitore, canali di colata, sottovuoto, SONO TRE IPOTESI _Rev01
8 DEFINIRE LE PRESTAZIONI D INIEZIONE RICHIESTE DA PEZZO- STAMPO-PISTONE-CONTENITORE-PARAMETRI Volume Pezzo / = Portata Tempo di riempimento Densità/(2gxCd 2 ) x (Velocità attacco) 2 = Pressione d iniezione richiesta P Q 2 Pmax and Pmin con 2 Cd. Es.: P Pcd_0.7 Pcd_0.8 Q 2 Q 2 Q 2 Stesso Pezzo-stampo-pistone-contenitore, ma colata diversa: Da Peggiore reologia: Cd=0.70 A Migliore reologia: Cd=0.80 Q _Rev01 Riduzione del 24% di Pressione e Forza richieste
9 DAL DIAGRAMMA PQ 2 TEORICO AL PROFILO D INIEZIONE REALE Pressioni e Portata d iniezione ipotizzate Pre-colata Pressioni e Velocità d iniezione reali Durante la colata Spesso il diagramma PQ 2 pressa-stampo-pistone-contenitore-parametri propone la scelta di una pressa, ma poi in produzione la pressa è sottodimensionata o vicecersa Perché? _Rev01
10 SVILUPPO DEL SOFTWARE PROCAST E QUIKCAST Film Film Film Incompleta Parziale 2009 Simulazione Completa Materozza Pistone-Contenitore Versamento-Pistone-Contenitore Matrici Matrici Porta stampo Pistone - Contenitore _Rev01
11 CASO 01 Pressa PFO 560 Pistone Q 2 P (dm3/s) 2 Stampo (dm 3 /s) bar 191 bar (Cd 0.7) P = 191 bar P = 170 bar 80mm _Rev01 Q 2 = 1237
12 Pressione Gruppo Iniezione richiesta in tempo reale Corsa: 343 mm Pressione: 112 Bar P = 170 bar Pistone Rallenta Pistone Rallenta _Rev01
13 Pressione Gruppo Iniezione richiesta in tempo reale Corsa: 424 mm Pressione: 298 Bar P = 170 bar Pistone Rallenta Pistone Rallenta _Rev01
14 CASO 02 Porosità da gas dopo lavorazione meccanica _Rev01
15 _Rev01
16 Lega\Stampo Colata Originale UNI-EN \ H13 Temperature 680 C \ 200 C Colata Ottimizzata Peso pezzo 310g 310g Peso getto 2320 g 2448 g Ø Pistone 70 mm 80 mm Contenitore 525 mm 525 mm Attacco di colata 120mm 2 - h2.8 cad. 130mm 2 - h4 cad. Sottovuoto No Sì, 1 fase m/s m/s 2 fase 5.3 m/s 4m/s Partenza 2 fase 330mm 345mm _Rev01
17 SCELTA PRESSA DALLA SIMULAZIONE P = 280 bar P = 130 bar P = 26 bar P = 55 bar Stampo-Pistone- Contenitore _Rev01 Sottovuoto Pressione Iniezione Richiesta Picco di Pressione Colata Originale No 55 Bar 280 Bar Colata Ottimizzata Sì, Fondarex 26 Bar (-50%) 130 Bar (-54%)
18 CONCLUSIONE 1. Diagramma PQ 2 della pressa è necessario per conoscere le prestazioni pressa ed è determinato da dati sperimentali 2. Diagramma PQ 2 dello stampo-pistone-contenitore-parametri di processo non è sufficiente per scegliere la pressa ed è frutto di ipotesi 3. Il software di simulazione della colata completo di stampo-pistone-contenitore calcola la reale perdita di carico e la pressione d iniezione richiesta alla pressa E possibile scegliere la pressa ottimale per stampare un pezzo soltanto con un software di simulazione della colata completo dell intero ciclo d iniezione e termica stampo N.B.: i limiti di una pressa per stampare un pezzo possono essere risolti modificando il sistema stampo-pistone-contenitore-parametri di processo _Rev01 Ringraziamenti a: Colosio srl, Idra srl, Italpresse spa
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