Grundlage der giessereitechnischen Simulation
bilden abstrakte Modelle der beim Gießprozeß auftretenden physikalischen Vorgänge mit mathematischen Beschreibungen der instationären Transportvorgänge.

Giessereiprozesssimulation

Ein Simulant ist jemand, der etwas simuliert, …

Bei Moliere war es eine Krankheit, bei uns ist es der Giessereiprozess mit den Schritten Formfüllung und Erstarrung. Kaum ein Gussstück für industrielle Anwendungen – insbesondere, wenn es sich wie bei Brechmann-Guss um maschinengeformte Serienbauteile handelt – wird heutzutage ohne Rechnerunterstützung konstruiert … und optimiert. Reibungsverluste zwischen konstruktiven Wünschen des Designers und Fertigungsnotwendigkeiten der Giesserei sind umso geringer, je eher der Konstrukteur des Kunden Informationen über die Gießbarkeit seines Bauteils erhält. Nur so kann die fast unbegrenzte Freiheit der Formgebung beim Giessens in neue ökonomisch sinnvolle Bauteile umgesetzt werden.

  • Bauteile aus Grauguss und aus Sphäroguss werden mit Hilfe der Giessereitechnischen Simulation über Formfüllung und Erstarrung optimiert

Um nur einen kleinen Einblick zu geben

Grundlage der giessereitechnischen Simulation bilden abstrakte Modelle der beim Gießprozeß auftretenden physikalischen Vorgänge mit mathematischen Beschreibungen der instationären Transportvorgänge. Das Strömungsverhalten während des Gießvorgangs wird durch Geschwindigkeitsvektoren und Größen wie Druck, Dichte und Temperatur beschrieben. Viskosität und spezifische Wärmeleitfähigkeit werden als Funktion von Druck und Temperatur ermittelt. Mittels Wärmetransportgleichungen wird die Temperaturverteilung im Gussstück und im Formstoff beschrieben. Parameter wie Dichte, spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit und Wärmequellen können zudem noch orts- und temperaturabhängig sein. Oder – um es kurz zu sagen: alles hängt von jedem ab.

Trotzdem ist es unter Verwendung der materialspezifischen Daten des Eisengusswerkstoffs und der produktionsbedingten Randbedingungen möglich, zu schnell verifizierbare Ergebnisse in Abhängigkeit verschiedener Vorgaben (Speiseranzahl und –querschnitte, Gießdauer, Kühlkokillen, Gießtemperatur, Geometrie des Anschnittsystems) zu kommen.

  • Strömungsverhalten der Schmelze
  • Geschwindigkeiten und Drücke während der Formfüllung
  • Temperaturverteilung in Schmelze und Form
  • Nachspeisungsverhalten und Schwindung der Gussteile
  • Auswirkungen gießtechnischer Hilfsmittel (Speiser, Filter, …)
  • Anzeige thermisch hochbelasteter Kerne und Formgeometrien
  • Einfluß der Schmelzenzusammensetzung auf Keimbildungs- und Erstarrungsverhalten
  • Sphärolithenverteilung bei EN-GJS (Gusseisen mit Kugelgraphit)
  • Geometrieabhängige Eigenspannungen und Verzug am Gussteil

Formfüll- und Erstarrungsvorgänge

Die Giessereiprozesssimulaton vermittelt ein wesentlich besseres Verständnis der Formfüll- und Erstarrungsvorgänge; sie erlaubt sogar Vorhersagen, an welchen Stellen des Designs Gefügeporositäten auftreten können. Letztendlich werden mit diesem Werkzeug die früher üblichen „Trial and error“-Verfahren, langwierige Produktentwicklungszyklen und entsprechend hohe Anlaufkosten für neue Bauteile vermieden. Die Übernahme konstruktiver Aufgaben in der Bauteilentwicklung durch den Giesser gestattet es, die fast unbegrenzte Gestaltungsfreiheit gegossener Bauteile in einen direkten Wettbewerbsvorteil für unsere Kunden umzusetzen.

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