Die Temperatur ist die entscheidende physikalische Einflussgröße im Druckgieß-Prozess. Daher ist unter anderem die Kenntnis der Werkzeugtemperaturen während des Gießprozesses eine elementare Voraussetzung zur nachhaltigen Produktion von Gussbauteilen. Aus diesem Grund hält die thermische Zyklensimulation nachhaltig Einzug in den Werkzeugentstehungsprozess sowie die Prozessplanung.
Dazu stehen heute umfangreiche Simulationslösungen zur Verfügung. Allen ist aber gemein, dass sie den Sprühprozess stark vereinfacht modellieren. Darüber hinaus ist die heute verfügbare Datenbasis zu relevanten Eingangsparametern, vor allem dem Wärmeübergangskoeffizienten, nicht mehr ausreichend für komplexe Simulationen. In Summe hat dies zur Folge, dass keine exakten Temperaturen berechnet werden können. Aus diesem Grund wird in der folgenden Forschungsarbeit die Entwicklung eines neuen Simulationsmodells vorgestellt, welches den Formsprühprozess realitätsnah abbildet.
Dabei kann gezeigt werden, dass die Abbildung des Sprühprozesses durch die Kopplung mit der virtuellen Prozessplanung im Simulationsmodell realisiert wird. Darüber hinaus werden temperatur- und prozessabhängige Wärmeübergangskoeffizienten als Eingangsparameter für die thermische Simulation ermittelt. Zu deren Erhebung wird ein automatisierter Prüfstand aufgebaut, der den realen Sprühprozess in ein Grundlagenexperiment überträgt. Zur Validierung des neuen Sprühmodells und der darin verwendeten, experimentell ermittelten Wärmeübergangskoeffizienten erfolgt ein Abgleich mit Temperaturverläufen aus einer Gießkampagne im Kaltkammer-Druckguss. Dabei wird nachgewiesen, dass die Verwendung des neuen Sprühmodells eine erhebliche Verbesserung der der Vorhersagegenauigkeiten in Hinblick auf Werkzeugtemperaturen ermöglicht.
Aktualisiert: 2021-12-20
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