7.1.1 Översikt och Krav på CAD-filen
7.1.1.1 Översikt
De flesta metoder för att tillverka gjutgods går att simulera med förekommande simuleringsprogram på marknaden. Simuleringen ger en näst intill exakt bild av formfyllnaden och stelningsförloppet.
Beroende på vilket material som ska användas kan även ganska bra resultat uppnås för uppskattning av var sugningar kommer att uppstå i gjutgodset. Simulering av värmetransporten från gjutgodset under svalningen ger möjlighet att förutse var det kommer att finnas risk för termiska spänningar i den gjutna komponenten. Till detta kommer möjligheter att göra simulering av maskinell efterbearbetning och värmebehandling.
Spänningsresultatet från gjutsimuleringen kan användas som indata till hållfasthetsberäkningen för att se inverkan av restspänningar vid olika lastfall.
För gjutjärnsmaterial är det möjligt att uppnå något så när tillförlitliga strukturanalyser och mekaniska egenskaper som hårdhet, sträck- och brottgräns. För lättmetallegeringar är det relativt enkelt att skapa ett samband mellan temperaturgradient och stelningshastighet för att få fram Dendrite Arm Spacing (DAS), en indirekt storlek på legeringens mekaniska egenskaper. Vid pressgjutning ger gjutsimulering möjlighet att få fram cykeltidens inverkan på temperaturförloppet i verktyget. Tack vare det går det att se om maskindata måste ändras och om skottkurvan är optimal för formfyllnaden.
För simuleringsprogram som använder sig av mesh med kontrollerad volym finns det möjlighet att tilldela varje cell ett innehåll som antingen är flytande, stelnat, tomt (krymp) eller gas. Det ger möjligheten att simulera porer som uppstår under formfyllnadens gång.
Figur 1. Arbetsgång och några av svaren som simulering kan ge.
Gjutsimulering är ett värdefullt hjälpmedel för såväl gjuterier som gjutgodsanvändande företag. Med hjälp av gjutsimulering kan man snabbt lokalisera de problemområdensom kan uppstå vid gjutning. Ovanstående figur visar arbetsgången vid olika stadier i utvecklingsprocessen av nya gjutna komponenter. Genom att följa den kan man göra ändringar tidigt i utvecklingsfasen både vad det gäller konstruktion av detaljen och vid beredning av denna för gjutning.
Simulering kan också ge en ökad förståelse för processen samt för hur de olika parametrarna inverkar på kvaliteten hos det slutgiltiga gjutgodset. Allt detta leder då förhoppningsvis fram till kortare ledtider, vilket gör att produkten snabbare kommer ut på marknaden. De gjutna produkter som kommer ut på marknaden får bättre kvalitet och risken för komplikationer minskar. Ytterligare en fördel är att man eliminerar sena ändringar i produktutvecklingskedjan, vilka ofta medför höga kostnader i form av ändrade verktyg etcetera.
7.1.1.2 Krav på CAD-filen
Helst ska filen vara från ett CAD-program med solidmodellering då de normalt är bättre på att beskriva geometrin i jämförelse med CAD-program som arbetar med ytmodellering, se figuren nedan.
Figurerna nedan visar två olika komponenter där den till vänster är ett pressgjutet ämne och den till höger är gravitationsgjutet i en sandform. I båda fallen är de kompletta gjutsystemen medtagna för att ge ett optimalt simuleringsresultat. För detaljen till höger finns även formens storlek med, vilket normalt sett inte är nödvändigt.
CAD-programmens egna filformat kan inte användas för att simulera gjutningen i simuleringsprogrammen utan det skall exporteras ett neutralt filformat som STL, STP eller SAT. Alla är så kallade döda filformat som inte innehåller någon information om den verkliga geometrin utan endast är en approximation som kan användas och omformas av simuleringsprogrammen.
