На Урале научились предсказывать поведение металла, чтобы отливать идеальные детали для двигателей

Ученые Южно-Уральского государственного университета создали компьютерную программу, которая поможет предсказать, как застынет расплавленный металл при литье деталей для двигателей. Программа в мельчайших подробностях моделирует, как материал будет течь, остывать и кристаллизоваться. Это позволит отливать элементы без дефектов.

Компьютерная модель учитывает все возможные отклонения и случайности, а также процессы, происходящие внутри алюминиевой заготовки от момента заливки жидкого сплава до его затвердевания. Благодаря программе инженеры смогут заранее понимать, где могут появиться дефекты, и скорректировать процесс, чтобы избежать брака. Например, изменить температуру или форму заливки. Кроме того, программа поможет более точному изготовлению деталей — можно заранее подобрать лучшие условия литья.

Существующие модели не могут детально описать кристаллизационные структуры с их большим числом параметров и сложными взаимосвязями. Наша имитационная модель рассчитывает до 20 параметров кристаллизационного процесса и включает элемент случая, так как в расплаве металлов образование зародышей кристаллов и их рост имеет случайную природу. Совпадение расчетных данных с экспериментальными совпало в 81 случае из 100.

Иван Ердаков

Заместитель директора Политехнического института Южно-Уральского государственного университета

Разработка пригодится при производстве сложных отливок, используемых в автомобильной, авиационной и судостроительной промышленности. Эффективность метода проверили на более чем 30 лабораторных испытаниях и в промышленных условиях при отливке образцов.