本文由Shiloh Industries的 Alex Reikher博士撰寫(xiě)

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優(yōu)化鑄造方案，提前發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷-將CFD（FLOW3D）分析集成到壓鑄工藝設(shè)計(jì)中

在今天的市場(chǎng)中，組織面臨著來(lái)自老的，成熟的和新的快速增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)體的越來(lái)越大的壓力。市場(chǎng)的全球化迫使企業(yè)尋找維持其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的渠道。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和信息的自由交換是一些縮短企業(yè)持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的因素。組織在行業(yè)中保持領(lǐng)先地位的方式之一就是減少將創(chuàng)新帶入市場(chǎng)所需的時(shí)間。為壓縮壓鑄工藝開(kāi)發(fā)時(shí)間，FLOW-3D 建模  已成為Shiloh工業(yè)部門(mén)的一個(gè)組成部分。

七年多來(lái)，我們一直能夠使用FLOW-3D  作為壓鑄工藝建模工具，向我們的團(tuán)隊(duì)證明預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性  。這些結(jié)果與實(shí)際的鑄造缺陷，溫度分布和流動(dòng)模式有很好的相關(guān)性。

在Shiloh工業(yè)公司，新項(xiàng)目從閘門(mén)和流道系統(tǒng)的概念開(kāi)發(fā)開(kāi)始，近似慢鏡頭輪廓計(jì)算，射缸直徑，最小通風(fēng)面積和工藝壓力要求。進(jìn)行流量分析是為了開(kāi)發(fā)最佳的流動(dòng)模式并盡量減少夾帶空氣。在跑步者設(shè)計(jì)完成后，運(yùn)行熱分析以幫助做出關(guān)于吃水線位置的最佳決策。

FLOW-3D的一個(gè)吸引人的特點(diǎn)   是能夠?yàn)殚_(kāi)發(fā)過(guò)程的每個(gè)階段進(jìn)行單獨(dú)的分析。它允許在選擇正確的鏡頭輪廓，門(mén)設(shè)計(jì)和水線位置方面有一個(gè)較短的開(kāi)發(fā)時(shí)間。完全耦合的流量和熱分析只需要進(jìn)行一次，以驗(yàn)證所有組件在一起良好地工作而沒(méi)有不利的相互作用。通用移動(dòng)物體（GMO）模型的引入允許在緩慢射擊階段設(shè)置射擊套筒中的最佳柱塞速度。在這里描述的項(xiàng)目中，零件設(shè)計(jì)已經(jīng)從當(dāng)前的生產(chǎn)版本大幅改變。

零件幾何形狀如圖1所示。它在填充和凝固過(guò)程中帶來(lái)挑戰(zhàn)，以確保所需的鑄造質(zhì)量。例如，在固化和隨后的冷卻過(guò)程中，高肋部分會(huì)產(chǎn)生高內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致不希望的屈曲力。

在設(shè)計(jì)過(guò)程的最初階段，建議21個(gè)跑步者配置進(jìn)行評(píng)估。 FLOW-3D  用于評(píng)估所有變體。圖2顯示了一些考慮的澆道設(shè)計(jì)。

流道系統(tǒng)的初始評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)是流量模式。在設(shè)計(jì)過(guò)程的第一階段完成后，圖3所示的兩種概念上不同的轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)被接受進(jìn)一步評(píng)估。

在評(píng)估的第二階段進(jìn)行凝固分析。分析了鑄件和模具中的溫度分布。圖4顯示了使用最終澆道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的凝固結(jié)束時(shí)零件的溫度分布。

結(jié)論

七年多來(lái)，我們一直能夠使用FLOW-3D  作為壓鑄工藝建模工具，向我們的團(tuán)隊(duì)證明預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性  。這些結(jié)果與實(shí)際的鑄造缺陷，溫度分布和流動(dòng)模式有很好的相關(guān)性。

我們 不僅將  FLOW-3D用作壓鑄工藝模擬工具，而且還將其用作通用CFD建模工具。如果在流程開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要向客戶推薦設(shè)計(jì)更改，  FLOW-3D  允許我們快速可靠地評(píng)估這些變更，并向客戶展示所提議的變更，以及這些變更對(duì)零件性能的影響。

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