1 重力鑄造工藝方案及應(yīng)用

    ◆可進行幾乎所有的重力鑄造工藝過程的模擬，包括：砂型鑄造、金屬型鑄造、真空澆注、熔模鑄造、球鐵及灰鐵鑄造、殼型鑄造、傾轉(zhuǎn)鑄造、雙金屬鑄造。

    ◆可自動產(chǎn)生砂型模型，自動檢查鑄造系統(tǒng)各組件間的裝配間隙并進行填充修補。

    ◆可實現(xiàn)澆冒系統(tǒng)自動設(shè)計計算，可設(shè)計計算冒口、冒口頸、澆道、套筒、過濾器、補縮距離等結(jié)構(gòu)尺寸，優(yōu)化設(shè)計方案。

圖1 澆冒系統(tǒng)設(shè)計計算

    ◆具有與材料性能計算軟件Jmatpro的接口，可實現(xiàn)Jmatpro計算的材料熱物性參數(shù)直接導(dǎo)入NOVACAST用于鑄造計算。

    ◆先進的CVM網(wǎng)格處理方法，簡單快速地處理鑄件模型，特別是復(fù)雜及薄壁鑄件。

    ◆提供專業(yè)的重力鑄造工藝參數(shù)設(shè)置界面，根據(jù)現(xiàn)場鑄造設(shè)備情況設(shè)置澆包高度、澆注角度、流量、傾轉(zhuǎn)角度、溫度、壓力高度、多澆包、多澆口、多材料等參數(shù)。

圖2 重力鑄造工藝參數(shù)設(shè)置

    ◆提供全面的缺陷分析能力，包括疏松、縮孔、澆不足、冷鎘、卷氣、氣孔、夾雜、冷熱裂、粘砂、收縮、殘余應(yīng)力、偏析等。

    ◆可獲得動畫、凝固時間、充填時間、溫度梯度、G/R、鑄件及鑄型溫度分布、CT掃描、曲線及圖表、場變量云圖、殘余應(yīng)力等。

    ◆可計算不同大小和密度的夾雜物及砂粒在充型過程中隨金屬液的流動現(xiàn)象，跟蹤流動軌跡，預(yù)測其最終分布位置。

    ◆考慮球墨鑄鐵奧氏體的凝固收縮、球墨體積膨脹、石墨顆粒尺寸的變化。

    ◆大噸位鑄件考慮鑄造凝固過程的金屬液自然對流現(xiàn)象。

重力鑄造應(yīng)用案例

案例一：閥門鑄造縮孔缺陷預(yù)測

    項目描述

    √通過模擬鑄造工藝過程預(yù)測澆注系統(tǒng)設(shè)計缺陷。

    項目挑戰(zhàn)

    √鑄件重量大，具有較大計算規(guī)模。

    解決方案

    √通過求解熱流動、凝固過程分析。

    √凝固順序及孤立液相區(qū)預(yù)測縮孔存在位置。

    重要價值

    √通過準(zhǔn)確預(yù)測鑄造缺陷，避免了早期采用試驗的方法，降低了成本和測試周期。

圖3 閥門鑄造縮孔缺陷預(yù)測

案例二：鑄件鑄裂位置預(yù)測

    項目描述

    √鑄件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，鑄造后出現(xiàn)裂紋。

    √通過應(yīng)力計算及彈塑性模型預(yù)測熱裂位置。

    項目挑戰(zhàn)

    √應(yīng)力現(xiàn)象復(fù)雜。

    √裂紋結(jié)果受鑄造整個過程結(jié)果影響。

    解決方案

    √通過彈塑性模型及充型凝固結(jié)果。

    √計算冷卻應(yīng)力情況。

    √凝固過程考慮熱應(yīng)力及塑性應(yīng)力的影響，同時考慮在砂型內(nèi)部冷卻所受砂型硬度的影響。

    重要價值

    √準(zhǔn)確預(yù)測了裂紋出現(xiàn)位置，在工藝研發(fā)階段指導(dǎo)工藝修正，降低廢品率。

圖4 鑄件鑄裂位置預(yù)測

2 壓力鑄造工藝方案及應(yīng)用

    ◆提供壓鑄工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計功能，可最優(yōu)化設(shè)計壓鑄工藝及澆鑄結(jié)構(gòu)，可計算最大充型時間、澆口尺寸、鎖模力等，具備壓鑄機設(shè)備庫。

    ◆提供多種壓力鑄造工藝邊界條件，包括壓鑄料筒、升液管、活塞、壓力、速度、切換時間、速度切換位置、水管、保壓條件等。

    ◆可進行高壓鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造等典型的壓力鑄造工藝分析，具備專業(yè)的鑄造工藝參數(shù)設(shè)置面板，真實反映各種壓力鑄造設(shè)備的運動條件。

圖5 壓力鑄造工藝參數(shù)設(shè)置

    ◆具有壓鑄料筒的液體金屬流動分析能力，可實現(xiàn)澆注后壓射前的靜止過程及壓射過程的模擬，提高卷氣缺陷的預(yù)測精度。

圖6 考慮料筒的壓鑄

    ◆具有全面的缺陷分析能力，包括疏松、縮孔、卷氣、氣孔、氧化膜、冷熱裂、收縮變形、殘余應(yīng)力等。

    ◆可模擬表面張力及鑄型與金屬液間的潤濕性對充型流動的影響，精確計算自由表面形狀及位置。

    ◆考慮型腔中氣體壓力及氣體通過砂型間隙中的排氣。

    ◆從壓鑄料筒開始的充型計算可充分考慮料筒內(nèi)金屬的流動穩(wěn)定性，避免卷氣的發(fā)生。

    ◆可優(yōu)化壓縮活塞的運動參數(shù)，減少卷氣缺陷的產(chǎn)生。

    ◆豐富的后處理功能，可獲得動畫、凝固時間、充填時間、溫度梯度、G/R、鑄件及鑄型溫度分布、CT掃描、曲線及圖表、場變量云圖、殘余應(yīng)力等。

    ◆計算模具溫度場，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，并可同時顯示金屬液流動形態(tài)和鑄型溫度。

    ◆預(yù)測鑄件熱裂及冷裂的位置。

壓力鑄造應(yīng)用案例

圖7 波紋排氣道網(wǎng)格處理和流動過程

圖8 排氣效果分析

圖9 模具預(yù)熱循環(huán)分析-溫度場

圖10 鋁輪轂低壓鑄造

3 離心鑄造方案及應(yīng)用

    ◆能夠分析立式離心鑄造和臥式離心鑄造的鑄造工藝過程；

    ◆能夠進行兩種金屬的離心鑄造的澆注凝固分析；

    ◆可考慮模具厚薄、激水量大小、澆注速度快慢、轉(zhuǎn)速變化、澆注量、來水時間、還原時間、激水時間、模具溫度、涂料厚度等工藝條件的影響；

    ◆獲得離心鑄造過程任一點的溫度場隨時間的變化過程；

    ◆有限體積法準(zhǔn)確體現(xiàn)在重力及離心力作用下的流體流動現(xiàn)象，體現(xiàn)整個充型過程；

    ◆預(yù)測鑄件缺陷產(chǎn)生的部位和缺陷形式，包括縮孔縮松、充型不足、壁厚不均、形變等；

    ◆計算模具溫度場變化，優(yōu)化水管分布參數(shù)；

圖11 臥式離心鑄造充型過程

圖12 立式離心鑄造充型過程

4 其他類型鑄造工藝應(yīng)用

圖13 傾轉(zhuǎn)鑄造工藝模擬

圖14 精密熔模鑄造工藝模擬

圖15 鑄造裂紋

圖16 工藝方案優(yōu)化：成本節(jié)省

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本文標(biāo)題：鑄造工藝仿真應(yīng)用案例

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