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Reingeniería del sistema de alimentación de una pieza tipo placa para la industria cementera colada por gravedad para evitar la porosidad de contracción

Solución completa de ingeniería para la industria de piezas coladas

Presentación Noviembre, 2016 Francesco Biglietti Diego Poutón

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Introducción

Diego Poutón (Ing. Metalúrgico) / diego.pouton@gmail.com / +54 9 351 7564115 www.c3p-group.com

Estudio de una pieza tipo placa para la industria del cemento para minimizar o eliminar defectos de porosidad de contracción.

• Análisis basado en DFM (Geo-Designer)

• Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI)

• Discusión de resultados y sugerencias

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Análisis basado en DFM (Geo-Designer) Resultados MDI (Mass Distribution Index)

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• MDI muestra la distribución de masa de la pieza. Las regiones gruesas causarán porosidad de contracción.

• Ayuda a seleccionar el lugar indicado para colocar el ataque de colada y las mazarotas.

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Análisis basado en DFM (Geo-Designer) Resultados HDI (Heat Distribution Index)

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• El HDI puede ayudar a diseñar la alimentación y los enfriadores para eliminar la porosidad de contracción.

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Rendimiento metalúrgico

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Rendimiento metalúrgico de la colada: ~78.5%

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Meshing: mallado FEM completamente automático del conjunto

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Cast-Designer con una poderoza herramienta de mallado: 1) completamente automática 2) Soporta Hex y Tet mesh 3) mayado automático del conjunto 4) Resuelve automaticamente los defectos del CAD 5) soporta multi-objetos

Mesh number: Meshing time: 10 min

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) CPI Setup : Fácil de usar y poderoso

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Con solo una ventana para hacer todo el setup

Plantillas predefinidas

Considera canales de enfriamiento, canales de aceite, ciclados y otras condiciones de colada

Fácil de usar y fácil de chequear

Gravity

CPI setup: 10min

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de flujo (Fracción fluida) [fluid_F1.avi]

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La película muestra el flujo del metal.

El color rojo es el metal líquido.

El color verde es el frente de metal.

El color azul es la región de gas a ser ocupada por el metal líquido.

Los resultados de simulación pueden ser usados para chequear el flujo del metal y el atrapamiento de gas.

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Velocidad antes y después del filtro (Vector)

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El filtro tambien ayuda a suavisar la velocidad de llenado.

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de flujo (Velocidad) [fluid_V1.avi]

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La película muestra el flujo del metal.

El contorno de color muestra el metal líquido y la velocidad.

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de solidificación (Temperatura) [solidification.avi]

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La película muestra el proceso de solidificación.

El contorno de color muestra el metal líquido y la distribución de temperatura. Las partes transparentes ya se encuentran solidificadas.

Los resultados de simulación pueden ser usados para chequear los puntos calientes y la porosidad de contracción.

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de solidificación (Puntos calientes)

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Hot spots

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de solidificación (Puntos calientes)

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Hot spots

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de solidificación (Porosidad de contracción)

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de solidificación (Porosidad de contracción)

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de solidificación (Microporosidad - Niyama)

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Conclusión sobre diseño original

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1. El flujo de metal fue adecuado y balanceado.

2. El sistema de alimentación estaba bien diseñado.

3. El filtro podría ser de menor tamaño.

Conclusiones del proceso de llenado

1. La porosidad de contracción fue encontrada en la pieza.

2. Las mazarotas deberían ser rediseñadas para reducir la porosidad de contracción.

Conclusiones de la simulación de solidificación

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Flujograma de trabajo (Cast-Designer)

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1- Part information

2- Part base analysis (DFM)

3- Gating system design

4- Modeling & CPI setup

5- Simulation result analysis

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Diseño ideado (Cast-Designer) Nuevo sistema de alimentación

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1, Se quitaron los alimentadores sin modificar los ataques; 2, Se agregaron mazarotas en los centros de las piezas; 3, Reducción de tamaño de basín de colada, filtro y corredores; 4, Se quitaron las galletas de corte de pieza.

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de flujo (Fracción fluida) [fluid_c3p2.avi]

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La película muestra el flujo del metal.

El color rojo es el metal líquido.

El color verde es el frente de metal.

El color azul es la región de gas a ser ocupada por el metal líquido.

Los resultados de simulación pueden ser usados para chequear el flujo del metal y el atrapamiento de gas.

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de flujo (Temperatura) [fluid_c3p1.avi]

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La película muestra el flujo del metal.

El color rojo es el metal líquido.

El color verde es el frente de metal.

El color azul es la región de gas a ser ocupada por el metal líquido.

Los resultados de simulación pueden ser usados para chequear el flujo del metal y el atrapamiento de gas.

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de solidificación (Puntos calientes)

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Simulación Cast-Designer (Cast-Designer CPI) Simulación de solidificación (Porosidad de contracción)

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No se encuentran porosidades en la pieza colada!

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Reingeniería (Cast-Designer) Comparación de resultados

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CAD Original

Diseño Optimizado

Rendimiento Metalúrgico: ~78.5%

Sin porosidad de contracción

Con porosidad de contracción Rendimiento Metalúrgico: ~73%

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Reingeniería (Geo-Designer y Cast-Designer) Conclusión finales

1. El objetivo de este estudio fue demostrar las capacidades de Geo-Designer y Cast-Designer.

2. Gracias a estas herramientas se puede ahorrar mucho tiempo, esfuerzo y material con la consecuente reducción de costos de desarrollo de productos.

3. Estas herramientas pueden ayudar al ingeniero a chequear varios diseños conceptuales que tenga en mente en los primeros pasos del diseño.

Muchas Gracias!

Hasta pronto…

Presentación Noviembre, 2016 Francesco Biglietti Diego Poutón

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