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FORGE® NxT für die Energieindustrie

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Die ständig wachsende globale Energienachfrage und die Grüne Revolution stellen die Unternehmen, die Schmiedeteile für die Energiebranche herstellen, vor immer neue Herausforderungen. Dem trägt die Firma TRANSVALOR Rechnung, indem sie ihre Simulationssoftware für Schmiedeprozesse mit speziellen Funktionalitäten ausstattet, die gezielt auf die Bedürfnisse der Erdöl-, Kernenergie- und Windenergiebranchen ausgerichtet sind.

 

"In 2009 Buderus Edelstahl GmbH started with the introduction of FORGE® simulation tool and new measurement technology in the open die forging shop. The reasons for choosing a 32-core FORGE® license have been:

  • A highly stable and fast Finite Element solver
  • An advanced technology for HPC calculation
  • A multifunctional and user friendly pre- and postprocessor
  • The high quality of results
  • The possibility of building an interface to our LaCam Forge II measurement system which is installed at the 80/100MN-Press

After three years of experience with FORGE®, the simulation is an integral part of our production technology:

  • Analyzing and improving existing forging strategies, just-in-time quality control and just-in-time production planning thanks to the high computational capacity,
  • Savings when developing new products and materials thanks to the high accuracy of the results."

Andreas Tewes
Buderus Edelstahl GmbH

Wetzlar, Germany

 

Realistische kinematische Funktionalitäten

Für Freiformschmiedeverfahren, wie das Vorschmieden, Ringaufweiten oder Dornziehen, lassen sich die einzelnen Bewegungen des Schmiedeteils problemlos definieren und validieren. Die Erwärmung kann vorhergesagt und die Abmessungen der Werkzeuge entsprechend festgelegt werden. Mit FORGE NxT® lassen sich alle Teilebewegungen durch die Manipulatoren, Verschiebungen und Drehungen leicht mit Hilfe einer Mehrfachstichdatei (Multi Pass File) definieren. Die gesamten Schmiedeschläge können in einem einzigen Durchlauf simuliert werden.

 

Für Ringwalzverfahren sichert eine verfeinerte Positionierung eine genaue Darstellung der tatsächlichen Ringwalzanlage und somit eine genaue Simulation. Bewegungen der Kegelwalzen und der Zentrierwalzen werden ebenfalls berücksichtigt.

 

Wärmebehandlung

Mit der einbetteten Wärmebehandlungsfunktion simuliert FORGE NxT® den gesamten Wärmebehandlungsprozess bis zum Abschrecken. Mit Hilfe von FORGE NxT® können Schmiedetechniker das Härten, metallurgische Veränderungen, Verziehen und Restspannungen vorhersagen. Es können verschiedene Abschreckbedingungen dargestellt werden:

  • Ungleichmäßige Wärmeübergangskoeffizienten
  • Eintauchen in ein Abschreckbad,
  • Sprühhärten

Das Abschreckmodell in FORGE® NxT unterstützt sowohl TTT- als auch ZTU-Umwandlungsdiagramme.

Simulation der kompletten Operation des Abschrecken eines Stahl-Hohlrings ab dem Absenken in das Bad. Die Temperaturverteilung ist im Querschnitt angezeigt.

 

Optimierte Rechenzeiten

Bei der Simulation von inkrementellen Schmiedeprozessen stellt die dafür notwendige Rechenzeit eine besondere Herausforderung dar. Zur Lösung dieses Problems nutzt FORGE® NxT 1.0 eine moderne Rechenmethode, die die Rechenzeiten für die Simulationen deutlich reduziert, dabei aber gleichzeitig eine höhere Genauigkeit erzielt. Diese neue Technik, die das Prinzip der dualen Vernetzung anwendet, beruht auf der automatischen Aufteilung zwischen zwei Netzen: Ein Netz für die thermischen Berechnungen und die Speicherung historischer Variablen sowie ein adaptiertes Netz für die mechanischen Berechnungen zur genauen Erfassung lokaler Umformungen. Diese Methode findet parallel statt und erzielt – unter Einsatz von Hochleistungsrechnern – eine optimale Beschleunigung.

 

Vorhersage der mittleren Korngröße (ASTM) im Querschnitt auf der Oberfläche und in der Mitte der Schmiedeoperation eines Barrens aus Normalstahl 76t. Diese Berechnung konnte mit Hilfe der der Bi-Meshing Methode erfolgen. Ein sehr feines Netz aus 400 000 Elementen ermöglicht eine genaue Analyse der Korngröße.


Dieser Fall stellt die Vorhersage der Korngröße während des Dehnprozesses eines Barrens aus niedrig legiertem Stahl 76t dar. Der Dehnvorgang wird in 23 Stichen durchgeführt. Die Vorhersage der Mikrostruktur benötigt ein sehr feines Netz, um die genauen Korngrößengradient zu erfassen. Eine solche Berechnung einer sehr großen Anzahl von Finite-Elemente-Knoten ist nur mit der Verwendung der Bi-Meshing Methode möglich. Im dargestellten Fall besteht das Netz aus 400.000 Elementen und die CPU-Zeit ist weniger als ein Tag auf einem 12 Kerne Cluster.

 

Einheitliche Lösung vom Gießen bis zum Schmieden –

Ihr besonderer Wettbewerbsvorteil

TRANSVALOR ist der einzige Anbieter von Simulationssoftware für den Schmiedebereich, der eine komplette und integrierte Simulationsplattform für die Verarbeitungsprozesse Gießen und Schmieden liefern kann. Hierzu koppelt TRANSVALOR seine beiden Produkte THERCAST® und FORGE®, die innerhalb einer einheitlichen Architektur und mit einem gemeinsamen Datenmanagement arbeiten. Durch diese Kopplung können die am Ende des Gießvorgangs vorliegenden Resultate über die anschließenden Schmiedevorgänge hinweg weiter verfolgt werden:

  • Porosität: Vorhersagen über das Schließen der Hohlräume im Laufe des Schmiedeprozesses erfolgen aufgrund der Verteilung am Ende des Erstarrungsvorgangs
  • Seigerungen und chemische Elemente: Bereiche mit erhöhten oder verminderten Kohlenstoffanteilen können bis zum Ende des Schmiedeprozesses verfolgt werden.

Tracking der Porositäten während des Ringaufweitens eines hohlen Rings auseinem 140t Barren. Der blaue Bereich ist der Bereich, der Porositäten enthalten könnte. Diese Zone wird durch Berechnungen von THERCAST ® bestimmt.

 

 

 

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