1 重力鑄造工藝方案及應(yīng)用

    ◆可進(jìn)行幾乎所有的重力鑄造工藝過(guò)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(dòng)產(chǎn)生砂型模型，自動(dòng)檢查鑄造系統(tǒng)各組件間的裝配間隙并進(jìn)行填充修補(bǔ)。

    ◆可實(shí)現(xiàn)澆冒系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，可設(shè)計(jì)計(jì)算冒口、冒口頸、澆道、套筒、過(guò)濾器、補(bǔ)縮距離等結(jié)構(gòu)尺寸，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

圖1 澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

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

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

    ◆提供專(zhuān)業(yè)的重力鑄造工藝參數(shù)設(shè)置界面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)畫(huà)、凝固時(shí)間、充填時(shí)間、溫度梯度、G/R、鑄件及鑄型溫度分布、CT掃描、曲線(xiàn)及圖表、場(chǎng)變量云圖、殘余應(yīng)力等。

    ◆可計(jì)算不同大小和密度的夾雜物及砂粒在充型過(guò)程中隨金屬液的流動(dòng)現(xiàn)象，跟蹤流動(dòng)軌跡，預(yù)測(cè)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(guò)程的金屬液自然對(duì)流現(xiàn)象。

重力鑄造應(yīng)用案例

案例一：閥門(mén)鑄造縮孔缺陷預(yù)測(cè)

    項(xiàng)目描述

    √通過(guò)模擬鑄造工藝過(guò)程預(yù)測(cè)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷。

    項(xiàng)目挑戰(zhàn)

    √鑄件重量大，具有較大計(jì)算規(guī)模。

    解決方案

    √通過(guò)求解熱流動(dòng)、凝固過(guò)程分析。

    √凝固順序及孤立液相區(qū)預(yù)測(cè)縮孔存在位置。

    重要價(jià)值

    √通過(guò)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鑄造缺陷，避免了早期采用試驗(yàn)的方法，降低了成本和測(cè)試周期。

圖3 閥門(mén)鑄造縮孔缺陷預(yù)測(cè)

案例二：鑄件鑄裂位置預(yù)測(cè)

    項(xiàng)目描述

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

    √通過(guò)應(yīng)力計(jì)算及彈塑性模型預(yù)測(cè)熱裂位置。

    項(xiàng)目挑戰(zhàn)

    √應(yīng)力現(xiàn)象復(fù)雜。

    √裂紋結(jié)果受鑄造整個(gè)過(guò)程結(jié)果影響。

    解決方案

    √通過(guò)彈塑性模型及充型凝固結(jié)果。

    √計(jì)算冷卻應(yīng)力情況。

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

    重要價(jià)值

    √準(zhǔn)確預(yù)測(cè)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(cè)

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(jì)功能，可最優(yōu)化設(shè)計(jì)壓鑄工藝及澆鑄結(jié)構(gòu)，可計(jì)算最大充型時(shí)間、澆口尺寸、鎖模力等，具備壓鑄機(jī)設(shè)備庫(kù)。

    ◆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(shí)間、速度切換位置、水管、保壓條件等。

    ◆可進(jìn)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(zhuān)業(yè)的鑄造工藝參數(shù)設(shè)置面板，真實(shí)反映各種壓力鑄造設(shè)備的運(yùn)動(dòng)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(dòng)分析能力，可實(shí)現(xiàn)澆注后壓射前的靜止過(guò)程及壓射過(guò)程的模擬，提高卷氣缺陷的預(yù)測(cè)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(rùn)濕性對(duì)充型流動(dòng)的影響，精確計(jì)算自由表面形狀及位置。

    ◆考慮型腔中氣體壓力及氣體通過(guò)砂型間隙中的排氣。

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

    ◆可優(yōu)化壓縮活塞的運(yùn)動(dòng)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(dòng)畫(huà)、凝固時(shí)間、充填時(shí)間、溫度梯度、G/R、鑄件及鑄型溫度分布、CT掃描、曲線(xiàn)及圖表、場(chǎng)變量云圖、殘余應(yīng)力等。

    ◆計(jì)算模具溫度場(chǎng)，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，并可同時(shí)顯示金屬液流動(dòng)形態(tài)和鑄型溫度。

    ◆預(yù)測(cè)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(dòng)過(guò)程

圖8 排氣效果分析

圖9 模具預(yù)熱循環(huán)分析-溫度場(chǎng)

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(guò)程；

    ◆能夠進(jìn)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(lái)水時(shí)間、還原時(shí)間、激水時(shí)間、模具溫度、涂料厚度等工藝條件的影響；

    ◆獲得離心鑄造過(guò)程任一點(diǎn)的溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化過(guò)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(dòng)現(xiàn)象，體現(xiàn)整個(gè)充型過(guò)程；

    ◆預(yù)測(cè)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(jì)算模具溫度場(chǎng)變化，優(yōu)化水管分布參數(shù)；

圖11 臥式離心鑄造充型過(guò)程

圖12 立式離心鑄造充型過(guò)程

4 其他類(lèi)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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