pro cast

معرفی نرم­افزار ProCAST

در حوزه شبیه­سازیِ فرآیندهای ریخته­گری در دنیا سه نرم­افزار اصلی و مشهور بنام­های MAGMA، ProCAST و SUTCAST معرفی شده و مورد استفاده قرار می­گیرند در این بین نرم­افزار ProCAST، محصول ESI Group فرانسه نرم­افزاری است که با استفاده از تکنیک المان محدود (FEM) به مدلسازی انتقال حرارت، جریان سیال و شبیه­سازی ترمومکانیکی فرآیندهای ریخته­گری می­پردازد.

111111

در ProCAST با استفاده از ترکیب شیمیایی مذاب می­توان خواص فیزیکی و ترمودینامیکی آن را بدست آورد و این نکته یکی از تفاوتهای اصلی بانک اطلاعات این نرم افزار با سایر نرم­افزارهای شبیه­سازی است که می­تواند به سهولت شبیه­سازی کمک شایانی کند. علاوه بر این در نسخه­های جدید نرم­افزار امکان شبیه­سازی ریزساختار و عملیات حرارتی نمونه با استفاده از نمودارهای TTT فراهم شده است. با استفاده از این نرم­افزار می­توان عیوبی چون مک­های گازی، حفرات انقباضی، تخلخل، اعوجاج­های ناشی از تنش­های پسماند، ترک­های گرم و دیگر عیوبی که در قطعات ریخته­گری شده ممکن است بوجود آید را مدلسازی و مشاهده کرد و در جهت رفع آن­ها اقدام نمود.

44

این نرم افزار از چند ماژول اصلی بنام­های MeshCAST، PreCAST، DataCAST، ProCAST و ViewCAST تشکیل شده است که هریک در فرآیند شبیه­سازی وظیفه­ای خاص را انجام می­دهند. برای شروع فرآیند شبیه­سازی می­توان از نرم­افزارهای طراحی متداولی چون  SolidWorks ویا Catia برای طراحی قطعه، سیستم راهگاهی و هرآنچه که در فرآیند ریخته­گری بدان نیاز است استفاده کرد و یا اینکه در ماژول Meshcast  طراحی قطعات را انجام داد. پس از طراحی سیستم، طرح موجود مش­زنی شده و به ماژول Precast منتقل و در آنجا پارامترهای فرآیند از جمله نوع قالب، شرایط مرزی، نوع بارریزی و … معرفی و اعمال می­شوند. بعد از اعمال کلیه شرایط، با استفاده از ماژول Procast برنامه اجرا و موتور حل مساله شروع بکار می­کند. در نهایت پس از اتمام اجرای برنامه نتایج به صورت گرافیکی در Viewcast قابل مشاهده خواهند بود. به عنوان مثال در شکل زیر نحوه پرشدن قالب نشان داده شده است.

444

در این نرم­افزار امکان شبیه­سازی فرآیندهای مختلف ریخته­گری از جمله ریخته­گری دقیق، لاست فوم، ریخته­گری تحت فشار (HPDC,LPDC)، ریخته­گری گریز از مرکز، ریخته­گری مداوم و ثقلی وجود دارد. در این نرم­افزار می­توان شرایط یک ریخته­گری واقعی را با طراحی و استفاده از فیلترها، تغذیه­ها، تله­های چرخشی، اگزوترم­ها و… ایجاد نمود و در هزینه­های تولید و طراحی بطور قابل توجهی صرفه­جوئی کرد. با این نرم­افزار برخلاف نرم­افزار Magma که برای هر روش ریخته­گری ماژولی خاص ارائه می­دهد می­توان تمام فرآیندهای فوق را شبیه­سازی کرد و این یکی دیگر از محاسن این نرم­افزار است.

یک مثال : در تصاویر زیر با استفاده از نرم­افزار ProCAST عیوبی در قطعه مشاهده می­شود که با تغییر در طراحی قطعه این عیوب برطرف شده است.

تصویر روبرو آنالیز تخلخل قطعه­ای را نشان می­دهد که پس از انجماد سه ناحیه با مک­های انقباضی در آن دیده شده است.

 با توجه به این نتایج برای برطرف کردن این عیوب در طراحی قطعه تغییراتی اعمال شده و دو زبانه به قطعه اضافه می­شود که از طرف سفارش دهنده، این تغییرات فاقد اشکال است که در شکل زیر مشاهده می­شود. سپس در محل این زبانه­ها تغذیه­هایی قرار داده شده و مجدداً ذوب ریزی و انجماد انجام می­شود.

77

نتایج آنالیز حرارتی قطعه که در شکل زیر نشان داده شده است از وجود شیب دمایی به سمت تغذیه­ها حکایت دارد که شرط لازم برای سالم درآمدن قطعه می­باشد.

555

علاوه بر آن نحوه حرکت جبهه انجماد نشان می­دهد که آخرین نقطه انجماد درون تغذیه­ها قرار خواهد گرفت و بنابراین در صورت بروز حفره انقباضی این عیوب درون تغذیه­ها خواهند بود و خود قطعه سالم باقی خواهد ماند.

در تصاویر فوق مکان­های خالی قسمت­های منجمد شده و مکان­های زرد رنگ مذاب باقی مانده در طول انجماد هستند. نهایتاً آنالیز تخلخل نشان می­دهد که حفرات انقباضی همگی درون تغذیه افتاده و قطعه تولیدی سالم خواهد بود. تست­­های انجام شده بر روی قطعه اصلی نیز عدم وجود عیوب و در نتیجه دقت شبیه­سازی را تایید می­کند.

78 88

سرفصل دوره ProCAST مقدماتی

مدت زمان دوره 20 ساعت

1-    آشنایی با شبیه­ سازی عددی و نرم­افزارهای شبیه­ سازی

1-1.          بررسی معادلات انتقال حرارت و جریان سیال

1-2.          روش­های مختلف گسسته سازی معادلات دیفرانسیلی

1-3.          معرفی الگوریتم­های FEM، FDM و FVM

2-    معرفی بخش­های مختلف ProCAST Manager

2-1.          مدیریت فایل­های شبیه­سازی

2-2.          تولید فایل­های اجرایی برای شبیه­سازی مدل­های مختلف

2-3.          مدیریت ماژول­های اضافی موجود در نرم­افزار ProCAST

3-      معرفی ماژول MeshCAST

3-1.          آشنایی با انواع فایل­های ورودی و خروجی ماژول MeshCAST

3-2.          نحوه مش زدن قطعات و آشنایی با اصول کلی مش­زنی

3-3.          مش­زنی قطعات پیچیده با دانسیته مش متفاوت

4-      عیب­زدایی از قطعات مش­زنی شده

4-1.          نحوه تعریف صفحات و خطوط در MeshCAST

4-2.          اصلاح و بهینه­سازی مش­های سطحی

4-3.          برطرف کردن عیوب مش از نظر پیوستگی و کیفیت آنها

4-4.          بهینه­سازی مش­های Tetrahedral و تولید مش­های گوه­ای شکل

5-      مونتاژ کردن اجزای سیستم در ماژول MeshCAST

5-1.          معرفی منوی Assemble و Boolean و کاربرد هر یک از آنها

5-2.          رفع عیوب ناشی از تداخل اجزای سیستم راهگاهی

5-3.          ساخت خط جدایش قالب در محیط MeshCAST

6-      ایجاد پوسته بر روی قطعات

6-1.          معرفی منوی Shell و تولید پوسته بر روی مش­های سطحی

6-2.          رفع عیوب ناشی از پوسته­زنی قطعات

(ادامه) سرفصل دوره ProCAST مقدماتی

7-      شبیه­سازی فرآیند ریخته­گری ثقلی

7-1.          آشنایی با ماژول PreCAST

7-2.          شبیه­سازی انتقال حرارت با در نظر گرفتن قالب مجازی

7-3.          شبیه­سازی جریان سیال و انتقال حرارت با قالب مجازی و حقیقی

7-4.          آشنایی با ماژول ViewCAST

7-5.          تحلیل نتایج حاصل از شبیه­سازی

7-6.          تعیین خواص ترمودینامیکی آلیاژها با استفاده از ترکیب شیمیایی آنها

جمع کل ساعات تدریس: 20 ساعت

 procast