Stahlguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...

einem festen Zeitpunkt während der Erstarrung
gezeigt.
Bis vor kurzem beschränkten sich die Simulationstechniken
auf die Simulation von
Schrumpfungen und des Füllvorganges.
Seitdem hat sich das Anwendungsgebiet
der Simulationsprogramme enorm erweitert
und heute können nun auch Spannungen
während der Erstarrung und der Wärmebehandlung
simuliert werden. Das ergibt
nicht nur Aufschluss über ein mögliches
Warmrissverhalten bei der Erstarrung
(Bilder 13 und 15), sondern auch über Temperatur-
und Spannungsverteilung im
Gussstück während der Wärmebehandlung
.
Weiterhin ist es bereits möglich, die Entwicklung
des Mikrogefüges in groben Zügen
(Hauptgefügeanteile Ferrit, Perlit, Martensit)
und der mechanischen Eigenschaften
zu simulieren. In den Bilder 16
und 17 ist der Spannungszustand eines
Ventilgehäuses zu einem bestimmten Zeitpunkt
bei der Wärmebehandlung dargestellt.
Das Vorhandensein der thermophysikalischen
und thermodynamischen Parameter
für die zu simulierenden Werkstoffe
in Abhängigkeit der Temperatur sowie die
entsprechenden Zeit-Temperatur-Umwandlungs(ZTU)Schaubilder
in digitaler Form
sind Voraussetzungen für sinnvolle Ergebnisse.
Entsprechendes theoretisches
Wissen, praktische Erfahrung und gute
Handhabung der Simulationssoftware sind
notwendig, um die Ergebnisse interpretieren
zu können.
In manchen Fällen ist es notwendig, eine
Finite-Elemente-Berechnung der Spannungen
für das Gussstück unter Einsatzbedingungen
durchzuführen. Besonders
im Offshore-Bereich wird dies von der
Gießerei organisiert. Das mit Hilfe der
gießtechnischen Berechnungen und Simulationen
optimierte Design wird an ein
Ingenieurbüro übergeben, welches die
entsprechenden Rechenmodelle der Finite-Elemente-Methode
zur Spannungsberechnung
anwendet.
3.3.3 CAM
Das wie oben beschrieben entwickelte,
endgültige CAD-Modell kann nun über
bestimmte Schnittstellen für CNC-gesteuerte
Maschinen weiter verwendet werden,
zum Beispiel im Modellbau (Bild 18), in der
Maßkontrolle oder bei der mechanischen
Bearbeitung.
Voraussetzung für die durchgängige vernetzte
Anwendung computergestützter
Methoden ist, dass die verschiedenen
Anwendungsprogramme (von CAD über
Prozesssimulationen bis hin zu CAM) gut
aufeinander abgestimmt sind, so dass die
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Bild 16: Gefüge und mechanische Eigenschaften während der Wärmebehandlung
Bild 17: Spannungen während der Wärmebehandlung
Bild 18: CNC-gesteuerte Modellfräsmaschine
entstehenden Daten über einfache Schnittstellen
zwischen den Systemen transferiert
werden können. Einige Hersteller solcher
Systeme haben sich auf Gießereitechnik
und Simulation von Prozessen in der Gießerei
spezialisiert.
Für viele technische Prozesse in der Gießerei
gibt es spezielle Simulationsanwendungen.
Besonders in den Bereichen
Schweißtechnik, Wärmebehandlung und
-
Schmelztechnik sind bereits ausgereifte
Anwendungen für den Betriebsingenieur am
Markt erhältlich. Weiterhin werden zur Lösung
spezieller Probleme mit konkreten Anforderungen
analytische Methoden angewendet,
wie sie heute in vielen Bereichen
der Werkstoff- und Schweißtechnik Verwendung
finden. Dabei ist eine Gießerei oft
auf die Zusammenarbeit mit Universitäten
und Instituten angewiesen, die auf Prozessmodellierung
spezialisiert sind.
konstruieren + giessen 29 (2004) Nr. 1