Проектирование фонарей для Кремля и памятника «Ласточкино гнездо»

Данная работа была выполнена для компании ООО ПО “Югор” в программном комплексе ESI ProCAST. Целью стало исследование применимости технологии литья корпуса фонарей (нескольких модификаций) и анализ возможных дефектов производства.

Сразу хочется отметить гордость за данную работу, поскольку сегодня системы освещения компании «ЮГОР» используются в десятках знаковых мест и культурных центров России:

• Для благоустройства нового сквера, расположившегося на месте 14-го корпуса Кремля. На территории площадью почти 1,6 гектара расположены прогулочные зоны парка, которые украшают разработанные в рамках данного заказа фонари со светильниками Русь-1.
• Ласточкино гнездо — старинный замок, одна из визитных карточек Крыма, памятник архитектуры. Площадь перед этим памятником архитектуры также украшают фонари, производство которых изначально посчитано в ESI ProCast!
• Кремль в г. Тобольск — аллея у Кремля
• Парк «Зеленая Роща» в г. Екатеринбург
• А также Тобольск, Великий Новгород, Щадринск, Сыктывкар, Тамбов, Асбест и многие другие города используют эти системы освещения в городском массиве.

А теперь немного подробнее о проекте.

Корпус фонаря из алюминия методом литья под высоким давлением. Каждая модификация и внешний вид фонаря требовал переработки технологии литья, чтобы не образовывалось недоливов, неспаев, усадочных дефектов. И пусть эксплуатационные характеристики корпуса не имеют большого значения — его внешний вид играл главную роль. И отсутствие указанных выше дефектов не допускалось. Стоимость одного изделия не высока и Заказчик хотел отработать технологию нового типового изделия с минимальными затратами, не прибегая к экспериментам и переработке дорогостоящих металлических пресс-форм. Ниже Вы можете видеть исходные данных техпроцесса, оценку и оптимизацию которого производили специалисты нашей компании.

Для получения точных результатов моделирования мы воспользовались расчетом свойств сплава АК12М2 для отливки и 4Х5МФС для пресс-формы по химическому составу. ProCast позволяет получить всю «теплофизику» на основе химического состава материала.

Далее проводился совместный расчет гидродинамики и тепловой задачи для выявления характера заполнения и образования усадочных дефектов в отливке. На рисунках справа от текста просмотреть скрины с процесса заливки формы, а также оценить температуру сплава по цветовой шкале. Общее время заливки формы составляет 0,1 секунду.

Моделирование сразу позволило увидеть, что заполнение формы происходит полностью, но картина омрачается в конце заливки, когда два встречных потока от каждой грани отливки образуют волну, направленную в противоположную сторону от промывника. В результате в этой зоне следовало ожидать большое скопление газовой пористости, так как нет возможности вывода воздуха из формы. Также мы провели дополнительный анализ эвакуации воздуха из формы для прогнозирования газовых дефектов в отливке.

Следующим этапом мы рассмотрели процесс кристаллизации сплава в форме и определили количество твердой фазы в сплаве. Общее время кристаллизации отливки составило 14 секунд, при этом уже на 4 секунде происходило перемерзание малых питателей. В результате прерывалось питание отливки и большую часть времени отливка кристаллизовалась без дополнительной подпитки, что могло привести к большому количеству усадочных дефектов.

На рисунках представлены результаты образования усадочных дефектов в отливке. В верхней части отливки образуется крупная усадочная раковина в результате усадки; внешне это выглядело бы как недолив. Кроме того распределенная усадочная пористость присутствовала в основании и ребрах отливки.

Как итог и результат анализа технологии и, главное, предложений по ее оптимизации мы (совместно с Заказчиком) сделали следующее:

• Внесли изменения в конструкцию литниково-питающей системы для улучшения заполнения формы и снижения риска образования дефектов.
• Оптимизировали параметры процесса литья (температуру, скорость заливки) для обеспечения качественной кристаллизации.
• Разработали рекомендации по контролю качества отливок и предотвращению дефектов.