CA精密鑄造工藝凝固過程數(shù)值模擬
作者: admin發(fā)布時間: 2019-10-16點擊次數(shù): 847
近年來，與CA精密鑄造技術(shù)相關(guān)的三維CAD設(shè)計、 反求工程、 快速成型、 澆注系統(tǒng)CAD、 鑄造過程數(shù)值模擬(CPS)以及特種鑄造等單體技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，這些成就的取得為集成化的CA精鑄技術(shù)的形成奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)了CA精鑄技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用。 為了使各單體技術(shù)成功地用于CA精鑄，必須消除彼此之間的界面，將這些技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來。 從而在產(chǎn)品開發(fā)中做到真正意義上的先進(jìn)設(shè)計＋先進(jìn)材料＋先進(jìn)制造。
凝固過程的數(shù)值模擬
(1)凝固過程的數(shù)值模擬原理鑄造是一個液態(tài)金屬充填型腔、 并在其中凝固和冷卻的過程，其中包含了許多對鑄件質(zhì)量產(chǎn)生影響的復(fù)雜現(xiàn)象。 實際生產(chǎn)中往往靠經(jīng)驗評價一個工藝是否可行。對一個鑄件而言，工藝定型需通過多次試驗，反復(fù)摸索，最后根據(jù)多種試驗方案的澆鑄結(jié)果，選擇出能夠滿足設(shè)計要求的鑄造工藝方案。 多次的試鑄要花費很多的人力、物力和財力。
鑄造過程雖然很復(fù)雜，偶然因素很多，但仍遵循基本科學(xué)理論，如流體力學(xué)、 傳熱學(xué)、 金屬凝固、 固體力學(xué)等。 這樣，鑄造過程可以抽象成求解液態(tài)金屬流動、 凝固及溫度變化的問題，就是要在給定的初始條件和邊界條件下，求解付立葉熱傳導(dǎo)方程、 彈塑性方程。 計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得求解物理過程的數(shù)值解成為可能。 應(yīng)用計算機(jī)數(shù)值模擬，可對極其復(fù)雜的鑄造過程進(jìn)行定量的描述。
(2)鑄造過程數(shù)值模擬軟件
經(jīng)過多年的研究和開發(fā)，世界上已有一大批商品化的鑄造過程數(shù)值模擬軟件，表明這項技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。 這些軟件大都可以對砂型鑄造、 金屬型鑄造、 精密鑄造和壓力鑄造等工藝進(jìn)行溫度場、 應(yīng)力場和流場的數(shù)值模擬，可預(yù)測鑄件的縮孔、 疏松、 裂紋、 變形等缺陷和鑄件各部位的纖維組織、 并且與CAD實體模型有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，可將實體文件用于有限元分析。
對鑄件進(jìn)行分析時，簡單的模型網(wǎng)格可以直接在ProCAST生成。 復(fù)雜模型可以由IDEAS等軟件生成，劃分網(wǎng)格后輸出*.unv通用交換文件，該文件應(yīng)帶有節(jié)點和單元信息。 Meshcast模塊讀入網(wǎng)格文件后輸出四面體單元用于前處理。 PreCast對模型進(jìn)行材料、 界面?zhèn)鳠帷?邊界條件、 澆注速度等參量進(jìn)行定義，最后由ProCAST模塊完成計算。
