CASTLE Body

L’aria intrappolata alla fine del riempimento nei particolari pressofusi è la principale responsabile della non conformità dei getti e dunque dei tassi di scarto che possono diventare significativi quando la porosità da gas è presente in pezzi a tenuta o getti strutturali.Il flusso dell’aria nel processo di pressocolata ad alta pressione può quindi dirsi ancor più importante del flusso del metallo stesso. Nonostante questo molti software in commercio (i cosiddetti “monofasici”) sono in grado di simulare correttamente il flusso del metallo nella cavità stampo ma ad oggi pressoché nessuno si occupa di modellare il flusso dell’aria attraverso i sistemi di evacuazione dell’aria al fine di prevedere esattamente il fenomeno dell’aria intrappolata.

I software di simulazione in commercio non considerano in realtà il movimento dell’aria all’interno della cavità per il semplice motivo che non considerano l’aria come un fluido comprimibile. Per loro l’aria è semplicemente “lo spazio non occupato dal metallo” e l’effetto dell’aria sul flusso del fluido non è considerato: non è modellato il cambio di temperatura (e dunque di densità) dell’aria né la velocità dell’aria nei sistemi di evacuazione attiva o passiva.

Ma sia la teoria che la pratica concordano nell’affermare che il flusso di metallo nella cavità durante la seconda fase è tutto fuorché un flusso compatto ed omogeneo che avanza lungo un fronte regolare; nella realtà ciò che riempie la cavità è un flusso ad altissima velocità il cui fronte è composto da aria e micro particelle di metallo (o se volete micro bollicine d’aria in un flusso di metallo liquido). La dimensione di queste goccioline o bollicine è molto inferiore alla dimensione dell’elemento della mesh utilizzata per la simulazione e l’effetto della contropressione dell’aria è in realtà molto significativo come ben sanno ad esempio i fonditori che utilizzano sistemi del vuoto.

Al fine di simulare correttamente il riempimento dell’emulsione di aria e metallo nello stampo la PiQ2 ha sviluppato un solutore bifasico (aria+metallo) VOF per fluidi non miscibili. Con questo tipo di tecnologia la simulazione considera che l’aria nella cavità viene compressa, si muove con velocità non costante, può uscire dalle tirate d’aria (o può non uscire se queste vengono chiuse dal flusso del metallo) e si disperde poi in micro-inglobamenti all’interno del getto di metallo.

La simulazione quindi considera finalmente cosa avviene fluido-dinamicamente all’interno della cavità e per questo motivo Castle raggiunge livelli di accuratezza e precisione nell’individuazione delle porosità da gas non raggiungibili da alcun solutore di tipo monofasico.

Il calcolo di Castle Body considera anche gli aspetti termici legati al riscaldamento dell’aria durante il riempimento dello stampo: l’aria è riscaldata dallo stampo caldo e dal metallo che entra nella cavità, si espande e le sue proprietà fisiche si modificano durante tutto il tempo del riempimento. Il solutore tiene in considerazione inoltre le velocità reali e le pressioni di esercizio durante tutte le tre fasi e non solo durante la prima e la seconda fase così come invece in molti altri modelli sul mercato. La pressione di intensificazione durante la terza fase viene applicata all’aria residua che si comprime esattamente come accade nel processo reale durante la solidificazione.

I parametri macchina, quali le corse delle diverse fasi e le velocità del pistone, sono calcolati con estrema accuratezza in modo da riprodurre con fedeltà le condizioni operative e simulare esattamente le performance di un dato stampo su una data macchina. La progressiva chiusura delle tirate d’aria e dei canali del vuoto è calcolata correttamente in funzione del flusso del metallo all’interno della cavità e non solo in funzione della loro forma e/o sezione.


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