不同鑄造模擬軟件在實(shí)際鑄造中應(yīng)用對比

《不同鑄造模擬軟件在實(shí)際鑄造中應(yīng)用對比》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、不同鑄造模擬軟件在實(shí)際鑄造中應(yīng)用對比　　【摘要】鑄造是一種非常廣泛的生產(chǎn)工藝。影響鑄件好壞的因素很多，只靠經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行鑄造的傳統(tǒng)方法已經(jīng)不適用于時(shí)代的發(fā)展。鑄造模擬軟件的運(yùn)用極大地提高了鑄造生產(chǎn)效率及水平。本文介紹了當(dāng)前比較流行的幾款鑄造模擬軟件及其優(yōu)缺點(diǎn)，對鑄造模擬的整個(gè)行業(yè)概況進(jìn)行了闡述?！娟P(guān)鍵詞】鑄造；模擬；軟件；對比1.介紹鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。鑄造是指將室溫中為液態(tài)但不久后將固化的物質(zhì)倒入特定形狀的鑄模待其凝固成形的加工方式。雖然鑄造是從液態(tài)金屬到最終形狀的最直接成形途徑，但這種最直接的途徑卻蘊(yùn)含著巨大

2、的困難。因?yàn)樵谶@一制作過程中需要同時(shí)控制的環(huán)節(jié)很多，包括金屬的熔煉、合金化、造型、澆注、凝固和加工等諸多方面。其中每一環(huán)節(jié)都必須準(zhǔn)確控制，因?yàn)閮H一方面的失誤就有可能導(dǎo)致整個(gè)鑄件的報(bào)廢。[1]傳統(tǒng)依靠經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)開發(fā)新工藝的方法已不能滿足現(xiàn)在的要求。鑄造過程的計(jì)算機(jī)模擬就是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的。7鑄造過程的計(jì)算機(jī)模擬依靠鑄造模擬軟件的實(shí)現(xiàn)。鑄造模擬軟件為一個(gè)系統(tǒng)分析軟件，應(yīng)用在鑄造的流程當(dāng)中。一般的模擬軟件可以計(jì)算出金屬液從鑄模中的豎澆道倒入之后，流經(jīng)過橫流道，最后經(jīng)過進(jìn)水口進(jìn)入到鑄件當(dāng)中，金屬液會慢慢地開始填滿整個(gè)模穴，當(dāng)整個(gè)模穴都填滿后，金屬液開始慢

3、慢地冷卻凝固，最后變成固態(tài)，形成所需要的鑄件。目前主要開發(fā)此軟件的國家包括：德國、法國、美國及日本等工業(yè)國家，目前軟件的發(fā)展趨勢朝鑄造過程中可能產(chǎn)生的鑄疵、金屬流體在模穴中的狀態(tài)分析-流速、壓力、溫度，及生產(chǎn)流程最佳化。[2]鑄造工廠目前使用上，在企業(yè)經(jīng)營上可獲得的好處有：1.1降低生產(chǎn)成本傳統(tǒng)在鑄件開發(fā)階段，通常利用試誤法來找到生產(chǎn)的最佳工法，但在開發(fā)過程中要花費(fèi)很多的人力時(shí)間、材料費(fèi)用、熔解電力等，故如果利用軟件模擬方式，就可以減少前述的成本。1.2教育新進(jìn)人員現(xiàn)在的鑄造廠不太容易找到年輕學(xué)子來投入此行業(yè)，主要原因有-工作環(huán)境不好，高溫高污染，再者現(xiàn)

4、場的資深員工較不愿將鑄造技術(shù)傳授給新進(jìn)員工，所以在沒辦法學(xué)到專業(yè)，也沒有工作成就感時(shí)，就容易提高公司的離職率，此軟件可以取代部份現(xiàn)場的技術(shù)教學(xué)，而且容易表達(dá)其原理，讓新進(jìn)人員易于吸收。71.3與國際大廠接軌世界上主要的工業(yè)國家都在積極的發(fā)展類似軟件，所以在這些國家的鑄造廠應(yīng)用已算相當(dāng)普遍，鑄造業(yè)若要繼續(xù)發(fā)展下去，必然要在資訊系統(tǒng)上跟國外廠商接軌，以加速訊息的流通。1.4降低廢品率（scraprate）在進(jìn)入大量生產(chǎn)前，若可以先利用軟件進(jìn)行分析，則可以大大降低進(jìn)入大量生產(chǎn)時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤而產(chǎn)生大量的廢品。鑄造過程計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)包括鑄件充型過程（流場

5、）數(shù)值模擬、凝固過程（溫度場）數(shù)值模擬、微觀組織數(shù)值模擬、熱應(yīng)力數(shù)值模擬、宏觀和微觀偏析數(shù)值模擬及鑄造缺陷（如縮孔、疏松及熱裂等）預(yù)測等。經(jīng)歷數(shù)十年的努力，鑄件充型和凝固過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展已進(jìn)入工程實(shí)用化階段，可以幫助工程技術(shù)人員在鑄造工藝設(shè)計(jì)過程中對鑄件可能出現(xiàn)的各種缺陷及其大小、部位和發(fā)生的時(shí)間給予有效的預(yù)測，從而優(yōu)化鑄造工藝設(shè)計(jì)，確保鑄件的質(zhì)量，縮短試制周期，降低生產(chǎn)成本。本文主要綜述多種鑄造模擬軟件在實(shí)際鑄造工廠中的應(yīng)用，以期為工廠實(shí)際提供多元化選擇，更好地更有針對性地開展生產(chǎn)實(shí)際。2.主要鑄造模擬軟件介紹72.1ProCAST（1）軟件

6、來源：ProCAST由法國ESI公司開發(fā)的綜合的鑄造過程軟件解決方案，有20多年的歷史，提供了很多模塊和工程工具來滿足鑄造工業(yè)最富挑戰(zhàn)的需求。（2）應(yīng)用范圍：基于強(qiáng)大的有限元分析，它能夠預(yù)測嚴(yán)重畸變和殘余應(yīng)力，并能用于半固態(tài)成形，吹芯工藝，離心鑄造，消失模鑄造、連續(xù)鑄造等特殊工藝。可以用來模擬任何合金，從鋼和鐵到鋁基、鈷基、銅基、鎂基、鎳基、鈦基和鋅基合金，以及非傳統(tǒng)合金和聚合體。可以分析縮孔、裂紋、裹氣、沖砂、冷隔、澆不足、應(yīng)力、變形、模具壽命、工藝開發(fā)及可重復(fù)性。[3，4]2.2Magma（1）軟件來源：Magma是德國Aachen工業(yè)大學(xué)、丹麥Co

7、penhagen科技大學(xué)和Magma公司聯(lián)合開發(fā)軟的一款有限差分軟件。（2）應(yīng)用范圍：可以模擬溫度場、流場、應(yīng)力場及溶質(zhì)場，預(yù)測縮孔及宏觀偏析等。該軟件應(yīng)用幾乎覆蓋所有鑄造工藝及合金，如砂模鑄造、金屬模鑄造、重力鑄造、高壓鑄造等等。2.3Viewcast（1）軟件來源：Viewcast是WTCM鑄造中心開發(fā)的有限差分模擬軟件。7（2）應(yīng)用范圍：可以模擬流場、穩(wěn)溫度場及應(yīng)力場。還可以進(jìn)行澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)計(jì)。適用于重力鑄造、高壓鑄造及低壓鑄造。功能相對簡單，易于使用。ViewCast模擬圖[9]2.4Flow-3D（1）軟件來源：FLOW-3D是由FlowS

8、cience開發(fā)之高性能計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件。（2）應(yīng)用范圍：Flow-3