1 - 20100520_Rev01

FONDAREX

Simulazione di colata per la scelta della Pressa

Minore Pressione, Minore Forza, Minor Costo

ProCAST e QuikCAST Software Simulazione Colata

Impianti Sottovuoto Proprietà del documento allegato è esclusiva di Ecotre: ne è vietata la riproduzione, diffusione, cessione completa o parziale senza l’autorizzazione scritta di Ecotre

Simulazione di colata per la scelta della Pressa

Minore Pressione, Minore Forza, Minor Costo

Valente ing. Lorenzo – Valente dr. Tiziano

ECOTRE: Esclusivista ProCAST, QuikCAST e FONDAREX per l’Italia

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Minore Pressione, Minore Forza, Minor Costo

ProCAST e QuikCAST Software Simulazione Colata

Impianti Sottovuoto Proprietà del documento allegato è esclusiva di Ecotre: ne è vietata la riproduzione, diffusione, cessione completa o parziale senza l’autorizzazione scritta di Ecotre

Periodo: 1 anno

ATTIVITA’

Processo: pressocolata con e senza sottovuoto

Casi: 130 stampi simulati con ProCAST\QuikCAST

Obiettivo: scegliere la pressa ottimale per stampare un pezzo

Scenario: Nomogramma pressa generalmente utilizzato in fonderia, ma

diagramma PQ2 poco conosciuto

N.B.: la scelta della pressa deve considerare le prestazioni richieste

dall’insieme: “stampo-pistone-contenitore-parametri di processo”

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PRESTAZIONI PRESSA

SOLIDIFICAZIONE RIEMPIMENTO

Diagramma PQ2

Portata2\Pressione

Nomogramma

Diagramma: Superficie

stampabile\Pressione sulla lega

Pressione d’iniezione adeguata per

garantire la velocità di seconda fase

del pistone al fine di riempire la cavità

pezzo in un tempo massimo

Pressione di Terza Fase per

compattare la lega e quindi

compensare il ritiro volumetrico del

pezzo (circa 7%)

80% fonderie italiane 10% fonderie italiane

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Il diagramma mostra la pressione d’iniezione

sulla lega e la portata (quadratica) con i

pistoni disponibili con la pressa

Il diagramma mostra la Pressione di Terza Fase

sulla lega con i pistoni disponibili con la pressa.

Questa pressione è in funzione della Superficie

Stampabile e della Forza di chiusura

Riempimento: Diagramma PQ2 Solidificazione: Nomogramma

PRESTAZIONI PRESSA

Es. Italpresse 400 SC

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Le prestazioni del gruppo d’iniezione della pressa sono definite da 4 parametri:

1. Pressione di linea: 122.5 Bar

2. Diametro cilindro: 115 mm

3. Pistoni disponibili: 55-90 mm

4. Velocità massima pistone senza lega

COSTRUIRE IL DIAGRAMMA PQ2 PRESSA

Italpresse IP 400 SC

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Colosio

PFO 560

Italpresse

IP 400 SC IDRA

OL 900S

DEFINIRE LE PRESTAZIONI D’INIEZIONE

RICHIESTE DAL PEZZO

STAMPO: n.cavità, lay-out,..

PEZZO: tempo di riempimento

QUALE PRESSA OFFRE LE PRESTAZIONI

RICHIESTE DA PEZZO-STAMPO-PISTONE-

CONTENITORE-PARAMETRI PROCESSO?

CONTENITORE: lunghezza, ø,.

PISTONE: ø, …

PARAMETRI PROCESSO: V, P, T,…

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Le prestazioni d’iniezione richieste dipendono da 3 parametri

1. Tempo di riempimento

2. Velocità attacco di colata

3. Perdite di carico (Cd: Coefficiente di Scarico):

contenitore, canali di colata, sottovuoto,

DEFINIRE LE PRESTAZIONI D’INIEZIONE RICHIESTE DA PEZZO-

STAMPO-PISTONE-CONTENITORE-PARAMETRI

SONO TRE IPOTESI…

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Stesso Pezzo-stampo-pistone-contenitore, ma colata diversa:

Da Peggiore reologia: Cd=0.70

A Migliore reologia: Cd=0.80

Q2

Q2

P

Tempo di riempimento

= Portata

Volume Pezzo /

Q2 Q2

P

Q2

Pcd_0.8

Pcd_0.7

Densità/(2gxCd2) x (Velocità attacco)2

= Pressione d’iniezione richiesta

Pmax and Pmin con 2 Cd. Es.: 0.70– 0.80

Riduzione del 24% di Pressione e Forza richieste

DEFINIRE LE PRESTAZIONI D’INIEZIONE RICHIESTE DA PEZZO-

STAMPO-PISTONE-CONTENITORE-PARAMETRI

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DAL DIAGRAMMA PQ2 TEORICO AL PROFILO D’INIEZIONE REALE

Pressioni e Velocità d’iniezione reali

Durante la colata

Spesso il diagramma PQ2 pressa-stampo-pistone-contenitore-parametri propone la scelta

di una pressa, ma poi in produzione la pressa è sottodimensionata… o vicecersa

Perché?

Pressioni e Portata d’iniezione ipotizzate

Pre-colata

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1982 - Incompleta 2005 - Parziale 2009 – Simulazione Completa

Materozza Pistone-Contenitore Versamento-Pistone-Contenitore

Film Film Film

SVILUPPO DEL SOFTWARE PROCAST E QUIKCAST

Matrici Matrici – Porta stampo – Pistone - Contenitore

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Pistone Q2 P

Pressa

PFO 560

80 2524

(dm3/s)2

315 bar

Stampo 80 1237

(dm3/s)2

191 bar

(Cd 0.7)

P = 191 bar

Q2 = 1237

P = 170 bar

80mm

CASO 01

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Corsa: 343 mm

Pressione: 112 Bar

Pressione Gruppo Iniezione

richiesta in tempo reale

Pistone Rallenta Pistone Rallenta

P = 170 bar

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P = 170 bar

Pressione Gruppo Iniezione

richiesta in tempo reale

Pistone Rallenta Pistone Rallenta

Corsa: 424 mm

Pressione: 298 Bar

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Porosità da gas dopo lavorazione meccanica

CASO 02

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Colata Originale Colata Ottimizzata

Lega\Stampo UNI-EN-46100 \ H13

Temperature 680°C \ 200°C

Peso pezzo 310g 310g

Peso getto 2320 g 2448 g

Ø Pistone 70 mm 80 mm

Contenitore 525 mm 525 mm

Attacco di colata 120mm2 - h2.8 cad. 130mm2 - h4 cad.

Sottovuoto No Sì, FONDAREX

1° fase 0.16-0.27m/s 0.15-0.68m/s

2° fase 5.3 m/s 4m/s

Partenza 2° fase 330mm 345mm

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SCELTA PRESSA DALLA SIMULAZIONE

P = 55 bar

P = 26 bar

P = 280 bar

P = 130 bar

Stampo-Pistone-

Contenitore

Sottovuoto Pressione Iniezione

Richiesta

Picco di Pressione

Colata Originale No 55 Bar 280 Bar

Colata Ottimizzata Sì, Fondarex 26 Bar (-50%) 130 Bar (-54%)

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CONCLUSIONE

Ringraziamenti a: Colosio srl, Idra srl, Italpresse spa

1. Diagramma PQ2 della pressa è necessario per conoscere le prestazioni pressa ed è

determinato da dati sperimentali

2. Diagramma PQ2 dello stampo-pistone-contenitore-parametri di processo non è

sufficiente per scegliere la pressa ed è frutto di ipotesi

3. Il software di simulazione della colata completo di stampo-pistone-contenitore calcola

la reale perdita di carico e la pressione d’iniezione richiesta alla pressa

E’ possibile scegliere la pressa ottimale per stampare un pezzo soltanto con un software di

simulazione della colata completo dell’intero ciclo d’iniezione e termica stampo

N.B.: i limiti di una pressa per stampare un pezzo possono essere risolti modificando il sistema

stampo-pistone-contenitore-parametri di processo