Технологии ЮУрГУ помогут повысить точность литья деталей для двигателей и машин

В Южно-Уральском государственном университете разработали компьютерную программу, которая помогает моделировать процесс кристаллизации алюминиевых сплавов — ещё до того, как металл попадет в форму. Она с высокой точностью прогнозирует, какими физико-механическими характеристиками будет обладать будущая отливка. Это особенно актуально для машиностроения, где около 80% деталей производятся именно методом литья.

Проект был реализован в рамках сотрудничества ЮУрГУ с промышленными предприятиями Челябинской области.

Каждое изделие получается уникальным, невозможно идеально получить одну и ту же литую структуру несколько раз подряд. Особенностью литейных процессов является их четко выраженная стохастическая (вероятностная) природа. Это объясняется тем, что из нескольких сот факторов, влияющих на значение того или иного параметра, может быть зафиксировано несколько десятков, а остальные создают «шумовой фон» и «размазывают» значение параметра, — объясняет заместитель директора Политехнического института ЮУрГУ Иван Ердаков.

По словам ученого, даже незначительные колебания температуры, скорости заливки или состава металла могут изменить структуру сплава и привести к дефектам — например, микротрещинам и пористости. В результате снижаются прочностные характеристики готовых изделий.

Разработанная программа позволяет смоделировать ключевые этапы процесса ещё до начала реального производства. Она учитывает все возможные отклонения и случайности, а также прослеживает, что происходит с алюминиевой заготовкой от момента заливки жидкого металла до его затвердевания.

Наша программа моделирует именно этот сложный процесс: кристаллизацию сплава. Благодаря ей инженеры могут заранее увидеть, какой получится структура детали и какими свойствами она будет обладать. Это значит, что они смогут выявить потенциальные проблемы ещё до того, как начнется реальный производственный цикл, и принять меры по предотвращению брака, — добавляет Иван Ердаков.

Система позволяет оценить не только такие базовые параметры, как твердость или прочность, но и смоделировать структуру материала на микро-, мезо- и макроуровнях. Это серьезно упрощает принятие инженерных решений, сокращает количество экспериментальных отливок и ускоряет вывод новых изделий на рынок.

Программное обеспечение может быть интегрировано с универсальными системами инженерного анализа, позволяя полностью повторить производственный процесс в виртуальной среде — от первой заливки до финишной обработки.

По словам авторов проекта, технология особенно востребована при производстве сложных фасонных отливок для автомобильной, авиационной и судостроительной отраслей. Эффективность алгоритма была подтверждена в ходе более чем 30 лабораторных испытаний, а также при анализе промышленных образцов, изготовленных на российских предприятиях.

Подписывайтесь на CHEL.DK.RU в Telegram.

Подписывайтесь на CHEL.DK.RU в Дзен и Дзен.Новости. Самое важное о бизнесе — в email-рассылкe. А еще нас удобно читать в Telegram и ВКонтакте.