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CA精密铸造工艺凝固过程数值模拟
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CA精密铸造工艺凝固过程数值模拟

作者:admin    发布时间:2012/10/29 8:53:41    点击次数:

近年来,与CA精密铸造技术相关的三维CAD设计、 反求工程、 快速成型、 浇注系统CAD、 铸造过程数值模拟(CPS)以及特种铸造等单体技术取得了长足的进步,这些成就的取得为集成化的CA精铸技术的形成奠定了基础,促进了CA精铸技术的迅速发展和应用。 为了使各单体技术成功地用于CA精铸,必须消除彼此之间的界面,将这些技术有机地结合起来。 从而在产品开发中做到真正意义上的先进设计+先进材料+先进制造。

凝固过程的数值模拟

(1)凝固过程的数值模拟原理铸造是一个液态金属充填型腔、 并在其中凝固和冷却的过程,其中包含了许多对铸件质量产生影响的复杂现象。 实际生产中往往靠经验评价一个工艺是否可行。对一个铸件而言,工艺定型需通过多次试验,反复摸索,最后根据多种试验方案的浇铸结果,选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。 多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。

铸造过程虽然很复杂,偶然因素很多,但仍遵循基本科学理论,如流体力学、 传热学、 金属凝固、 固体力学等。 这样,铸造过程可以抽象成求解液态金属流动、 凝固及温度变化的问题,就是要在给定的初始条件和边界条件下,求解付立叶热传导方程、 弹塑性方程。 计算机技术的发展,使得求解物理过程的数值解成为可能。 应用计算机数值模拟,可对极其复杂的铸造过程进行定量的描述。

(2)铸造过程数值模拟软件

经过多年的研究和开发,世界上已有一大批商品化的铸造过程数值模拟软件,表明这项技术已经趋于成熟。 这些软件大都可以对砂型铸造、 金属型铸造、 精密铸造和压力铸造等工艺进行温度场、 应力场和流场的数值模拟,可预测铸件的缩孔、 疏松、 裂纹、 变形等缺陷和铸件各部位的纤维组织、 并且与CAD实体模型有数据转换接口,可将实体文件用于有限元分析。

铸件进行分析时,简单的模型网格可以直接在ProCAST生成。 复杂模型可以由IDEAS等软件生成,划分网格后输出*.unv通用交换文件,该文件应带有节点和单元信息。 Meshcast模块读入网格文件后输出四面体单元用于前处理。 PreCast对模型进行材料、 界面传热、 边界条件、 浇注速度等参量进行定义,最后由ProCAST模块完成计算。