УП «Технопарк БНТУ «Метолит» Программно-измерительный комплекс для термического анализа (ПИК-ТА) сплавов

Назначение и область применения Назначение: Компьютерное моделирование литейных процессов на основе термического анализа кривых охлаждения (CA-CCA метод) Область применения – производство литейной продукции ответственного назначения: 1.Компьютерное моделирование процесса затвердевания литейных сплавов 2.Идентификация и определение параметров фазовых превращений в металлах и сплавах температур 3.Экспресс-анализ качества и состава литейных сплавов при производстве отливок из черных и цветных металлов 4. Прецизионный термометрический контроль (до 1600 С) расплавов

ПИК-ТА: микропроцессорная система для сбора и анализа данных о фазовых превращениях в сплавах - Серебряная медаль VII Международного салона инноваций и инвестиций 2007 г. (г.Москва, РФ); - Серебряная медаль Международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» 2007г. (г.Санкт-Петербург, РФ); - Диплом Международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» 2008г. (г.Санкт-Петербург, РФ)

Принцип работы ПИК-ТА (CA-CCA) - информационно–измерительный блок, - измерительная ячейка с датчиками измерения температуры (ХА, ППР, ВР), - персональный компьютер с программным обеспечением ПИК-ТА Источником информации о фазовых превращениях служат результаты экспрессного термического анализа методом измерения кривой охлаждения пробы расплава. Полученные данные используются для построения адекватных компьютерных моделей затвердевающих отливок и прогнозирования структуры и свойств сплавов.

Разработка программного обеспечения и баз данных о фазовых превращениях в сплавах для получения адекватных компьютерных моделей процесса затвердевания ProCAST LVMFlow (NovaFlow, LVMSolid) ПОЛИГОН MAGMA ………………..... Данные микропроцессорной системы сбора и анализа информации о фазовых превращениях используются для построения адекватных компьютерных моделей затвердевающих отливок и прогнозирования структуры и свойств сплавов. Проблема, которую необходимо решить: Построение адекватных моделей затвердевания на основе корректных данных: - функции выделения твердой фракции в интервале кристаллизации; - реальных значений температур фазовых превращений.

Расчетная сетка (ANSYS, NASTRAN, UNIGRAPHICS ) 3D- Модель отливки и литниковой системы (CAD-система) Расчет затвердеавания (ProCAST, LVMFlow, Полигон и др.) Применение ПИК-ТА: получение адекватной компьютерной CAE-модели отливки Термический тест-анализ сплава и формирование базы теплофизических свойств сплава Анализ результатов расчетаГодная отливкаПроизводство

Термический тест-анализ сплава для получения САЕ-модели Термический анализ пробы расплава (CA-CCA тест) Расчет двухфазной зоны: температуры фазовых превращений TL, TS объемная доля твердой фракции fs(T) Построение компьютерной модели отливки (ProCAST и др.)

Определение температур фазовых переходов и объемной доли твердой фракции в автоматическом режиме 1 – автоматическая идентификация фазовых переходов литейных сплавов; 2 – автоматический расчет выделения твердой фазы

Экспорт данных в ProCAST - Зависимость объема твердой фазы от температуры fs(T) - Температуры ликвидуса и солидуса TL и TS

Сравнение расчетных и экспериментальных данных моделирования твердой фазы в ProCAST Сплав системы Al-Si-Fe: стандартный расчет в ProCASTСплав системы Al-Si-Fe: расчет в ProCAST с использованием данных ПИК-ТА

Компьютерное моделирование отливок «Рама» (высокопрочный чугун) в ProCAST литье в землю Повторный расчёт затвердевания отливки производился после корректировки кривой зависимости выделения твердой фазы от температуры, а также критических точек по реально измеренным результатам. Стандартный расчет в ProCAST Расчет в ProCAST с использованием данных ПИК-ТА

Компьютерное моделирование получения отливок «Насос» (АК9) в ProCAST литье в кокиль Стандартный расчет в ProCAST Расчет в ProCAST с использованием данных ПИК-ТА

Компьютерное моделирование получения отливок «Водило» (Сталь 45) в ProCAST с использованием ПИК-ТА литье в землю

Компьютерное моделирование получения отливок «Втулка» (алюминиевый сплав АК12М2) в ProCAST литье под давлением

синхронный вывод результатов измерений на панель индикации, включая температуры фазовых превращений и содержание основных элементов химического состава; вывод термограмм для компьютерной обработки (COM, USB-порты): визуализация и компьютерное моделирование литейных процессов в CAE -системах Возможность использования стандартных температурных датчиков (ПР, ХА, ВР); Наличие надежной защиты от влияния электромагнитных помех Технические характеристики ПИК-ТА

Дискретность измерения температуры: 0.1°C Период времени между измерениями температуры: от 0.4 с Погрешность измерения температуры, не более ± 0.1°C (при температуре окружающей среды °C); Интервал температур измерений: °C Объем внутренней памяти: до 1024 термограмм сплавов Наличие автономного источника питания (время автономной бесперебойной работы не менее 36 часов); Габариты: 145 х 105 х 65 Масса: менее 0.5 кг Технические характеристики микропроцессорной системы сбора и анализа данных о фазовых превращениях

Преимущества ПИК-ТА 1.Получение адекватных компьютерных моделей литейных процессов при литье в металлические и разовые формы: - автоматическая процедура вычисления объемной доли твердой фракции для реальных сплавов без использования подгоночных параметров и справочных данных; - высокая точность автоматической идентификации фазовых переходов ( ± 0,1 С) 2.Автоматическая идентификация марки сплава 3.Адекватный учет влияния металлургической наследственности сплавов, температурной обработки расплава, модифицирования и др. технологических факторов 4.100% адаптация системы к производственным условиям: - высокая степень защиты от электромагнитных помех; - высокая разрешающая способность по времени (0,4 с) и температуре (±0,1 С); - автономный режим работы (независимость от источников питания); - универсальность по типам используемых термодатчиков и сплавам

Дополнительные возможности системы Определение основных элементов химического состава сплава (для чугунов %С, %Si, %СЕ; для силуминов %Si); Контроль процесса модифицирования литейного сплава: - Для сплавов системы Al-Si – натрием, стронцием; - Для чугунов – магнием, РЗМ.

Разработчики: Научный руководитель: Игорь Рафальский, к.т.н., ст.научн.сотрудник Тел:( ) Производственные испытания и техническое сопровождение: Анастасия Арабей, магистр, инженер Тел: ( ) Разработка микропроцессорных устройств: Киселев Сергей, ведущий инженер Тел: ( ) Моделирование в ProCAST: Лущик Павел, инженер Тел: ( )