2. Simulation und Qualitätssicherung

Mit rechnergestützten Simulationen gießtechnischer Prozesse sind ohne zeit- und kostenintensive Vorversuche Aussagen über die Beschaffenheit eines Gußteils möglich. Von besonderem Interesse ist dabei die Modellierung des Erstarrungsprozesses zur Vorhersage von Gußfehlern. [3][4][5].

2.1 Modellierung des Erstarrungsprozesses

2.1.1 Geometrie

Um den Erstarrungsprozeß des Gußteils simulieren zu können, ist zunächst die Geometrie von Kokille und Gußteil im Rechner zu erfassen. Sie wird bei der hier benutzten Methode der finiten Elemente (FEM) durch eine Vernetzung in Volumenelemente aufgeteilt. Abbildung 2 zeigt eine zweidimensionale Vernetzung der hier betrachteten Kokille mit Gußteil.

Abbildung 2: Zweidimensionale Vernetzung von Kokille und Gußteil durch ein FEM-Netz.

2.1.2 Eingangsparameter

Zum Start einer Erstarrungssimulation müssen beim Gießen relevante Eingangsparameter als Anfangs- und Randbedingungen für die Rechnung festgelegt werden. Dies sind

• Materialeigenschaften von Kokille und Gußteil;
• Temperaturen von Kokille und Gußteil zum Zeitpunkt des Eingießens;
• Leistung von Heizelementen;
• Wärmeübergangsbedingungen zwischen Kokille und Gußteil (Schlichte) sowie Kokille und Umgebung.

Bei den hier dargestellten Untersuchungen werden die thermophysikalischen Daten (Leitfähigkeit, spez.Wärmekapazität, etc.) eines Kokillenstahls (AISI 420 bzw.X20Cr13) und einer AlSi 10.5 Legierung (Solidustemperatur 555 Grad Celsius, Liquidustemperatur 600 Grad Celsius) benutzt.