Задачей исследовательского центра Inasmet, расположенного в городе Сан Себастьян в Испании, являлось соответствие требованиям потребителей с помощью точного прогноза и улучшения микроструктуры, механических свойств и снижения величины пористости в больших чугунных отливках турбин ветроэнергетических установок. Inasmet является подразделением компании Tecnalia Corporation, занимающееся проблемами литейных процессов более 45 лет.
Кристаллизация чугунных сплавов представляет собой сложный процесс из-за того, что растворенный углерод частично выделяется в виде графита, имеющего меньшую плотность по сравнению с основным железом. Образование и увеличение усадки зависит от хим. состава сплава, скорости охлаждения и других условий протекания процесса, влияющих на микроструктуру.
В настоящий момент для понимания и контроля таких сложных процессов удобно использовать моделирование. Для ProCAST специалисты ESI разработали модель микроструктуры, которая может предоставить всю информацию о фазовой структуре и механических свойствах (предел текучести, предел прочности, относительное удлинение и твердость) отливки.
Преобразование микроструктуры во время кристаллизации сплава – очень важный фактор для контроля свойств и качества литого изделия. Для прогноза микроструктуры, ProCAST объединяет результаты термодинамических расчетов свойств сплавов (из базы данных CompuTherm®) с микромоделью, тепловыми и гидродинамическими расчетами.
Inasmet-Tecnalia применила эту методику для расчета двенадцатитонной отливки рамы ветрогенератора из высокопрочного чугуна EN GJS 400 18LT. Присутствие магния в составе материала приводило к выделению шаровидного графита при кристаллизации.
Специалисты Inasmet-Tecnalia использовали результаты анализа микроструктуры для прогноза конечных механических свойств.
Прогноз пористости. На окончательную целостность отливки, а также механические свойства и чистоту поверхности сильно влияет наличие пористости.
Жесткий контроль качества металла и расширения графита ведет к отсутствию усадки, как при моделировании, так и в реальном процессе, несмотря на образование локализованных жидких карманов при затвердевании.
Специалисты Inasmet-Tecnalia сравнили прогнозы по микроструктуре и пористости с экспериментальными данными и получили практически полное соответствие.
