鑄造充型過程模擬
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鑄造充型過程模擬的視頻教程
鑄造充型過程模擬的實例教程
作者簡介:陳樂平(1975- ),江西撫州人,碩士生.研究方向:材料加工
過程的計算機模擬.
Email:chen-leping@126.com
鑄造技術
FOUNDRYTECHNOLOGY
Vol.26No.9
Sep.2005
松馳因子對鑄造充型過程模擬軟件的影響
陳樂平,張希俊,張 方,莫成寧
(昆明理工大學機電工程學院,云南昆明650093)
摘要:通過實際計算比較了松馳因子w對鑄造充型過程模擬軟件中所使用的超松馳迭代法的計算速度的影響,并與英國伯明
翰大學所做的標準驗證實驗對比以驗證模擬精度.在綜合比較了速度和精度的影響后,確定了最佳松馳因子w的取值范圍
在0.5～0.8.
展開 1.東北大學材料科學與工程學院；2.華晨寶馬汽車有限公司
摘要
使用FLOW-3D軟件對3種不同結構的鑄件進行低壓鑄造充型過程模擬，分析了增壓速度和鑄件結構對充型過程中卷氣量的影響。由模擬結果分別選擇卷氣最嚴重和充型最平穩的兩種結構來進行生產試做，并對其進行了拉伸試驗研究，分析了卷氣含量對力學性能的影響。
1.試驗方法
主要觀察鑄件結構和增壓速度對充型過程的影響，因此，設計了3種不同結構的簡單模型，見圖1。鑄件的尺寸為280 mm×150 mm×30 mm，3個平板型鑄件中心位置分別具有不同高度的下落式（waterfall）結構，其下落高度分別為0、15和30 mm，以此來考察下落式結構對鑄件質量的影響。
圖1 具有3種不同下落式高度的模型
使用FLOW-3D軟件，對3種不同模型和不同充型壓力進行了模擬。應用軟件中的卷氣模型，對不同方案充型過程中的卷氣量進行分析。具體方案的編號見表1
表1 不同模型和不同增壓速度的方案編號
根據模擬結果，選取卷氣量最大和最小的模型，進行生產試做。并對生產的鑄件進行鑄態力學性能分析，每個鑄件取4個M6的拉伸式樣，取樣位置見圖2，每種模型分析6個鑄件，共24個拉伸樣品，拉伸試驗采用國際標準DIN EN ISO 6892-1。取力學性能最低的樣品，用SEM進行斷裂面分析，分析降低力學性能的根本原因。
圖2 拉伸試樣取樣位置示意圖
2.試驗結果與討論
2.1 確定分型面
以V3.1方案為例，觀察充型過程中的卷氣的分布情況，如圖3。
展開 三維鑄件充型及凝固數值模擬軟件包（簡稱FT－Star）是具有自主版權的真三維鑄造過程數值模擬軟件包。它可在586 微機和工作站上運行，分別采用WINDOWS和MOTIF圖形界面，對用戶友好。國內專家評價認為主要功能在國內處于領先地位，已達到國際先進水平。
FT－Star可以通過SLA文件接收各大型通用CAD軟件，如CADDS、Pro/E、IDEAS、Autocad、UG等的造型文件進行鑄造過程分析，FT－Star具有以下主要技術特點：
⑴在實驗室及生產性試驗基礎上，建立了多熱節定量預測鑄件縮孔新方法及定量預測球墨鑄鐵縮孔新方法；
⑵采用并改進SOLA/VOF三維流場數值分析方法，提出三維自由表面處理新方法，并提高了運算速度；可以進行充型過程三維流動分析；
⑶采用有限差分/有限元方法集成的技術路線， 能夠分析鑄件的溫度場、應力場和殘余應力；
⑷建立鑄鐵結晶凝固生核及生長模型及微觀組織與機械性能關系的數學方程，初步實現了對球鐵三維微觀組織及鑄態機械性能進行模擬分析；
⑸建立了并行工程環境下的鑄造CAD/CAE集成系統；
⑹在實驗室完成壓鑄及低壓鑄造過程數值模擬功能模塊；商品化后將成為FT－Star的另一個主要功能。
FT－Star已在國內近40家單位得到應用，已成為鑄造工作者在優化鑄造工藝設計，校核工藝方案，預測及控制鑄件質量及新產品研制等方面的得力助手，并取得了顯著的經濟及社會效益。
展開 不良的澆注過程（X-Ray）
Fig2. 良好的澆注過程（X-Ray）
氧化膜的形成原因
氧化膜缺陷
氧化膜的形成原因
什么是弗勞德數（Froude Number）？
弗勞德數是流體質點加速度產生的作用力，以及重力形成的作用力比值的指標。
Froude Number 可以用來判斷流體卷氣的程度。當 Froude Number > 1.7 時，流體就會卷氣，當 Froude Number 在 4~12 之間時，流體會呈現高度卷氣。
利用 FLOW-3D CAST 的定制化功能，研究采用自行開發的子程序嵌入計算。
鑄造模擬技術：對鑄造的充型、熱傳導、凝固過程和應力場進行模擬分析。
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鑄造充型過程模擬的最新內容
結構力學分析（靜力/動力/疲勞）、多體系統仿真（MBD）、鑄造/成型過程模擬是一個非常經典且覆蓋面廣的工業仿真問題，涵蓋了機械、材料和制造工程的核心領域。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，深入理解這些算法的計算特性，是為客戶提供精準、高效硬件配置方案的基礎。
我將為您逐一解析這三大仿真領域。
核心結論速覽表
作者：Carl Reilly
Supervisor: Dr. Mark Jolly
Co Supervisor: Prof Nick Green
The University of Birmingham
使用軟件：
FLOW-3D CAST
研究采用的澆注系統模型
從以往的研究中，已經得知在澆注系統控制良好下，鑄件的質量可以進行控制
1.東北大學材料科學與工程學院；2.華晨寶馬汽車有限公司
摘要
使用FLOW-3D軟件對3種不同結構的鑄件進行低壓鑄造充型過程模擬，分析了增壓速度和鑄件結構對充型過程中卷氣量的影響。由模擬結果分別選擇卷氣最嚴重和充型最平穩的兩種結構來進行生產試做，并對其進行了拉伸試驗研究，分析了卷氣含量對力學性能的影響。
摘要：根據球墨鑄鐵的凝固特點及其凝固過程的體積變化，提出鐵型覆砂鑄造工藝生產球墨鑄鐵件也需要補縮的觀點。在工藝設計時，要充分利用鐵型鑄型剛性好的特點，更加有效地發揮球墨鑄鐵石墨化膨脹的自補縮特性，并分別采用無冒口法、順序凝固法、直接實用冒口法、均衡凝固法、冷冒口法、激冷法及數值模擬技術，用幾個實例詳細闡述了防止鑄件產生縮松縮孔的工藝措施。
在工程應用中，有時候會遇到流體與流體腔道的相互作用過程，例如輪胎充氣過程、熱的或冷的流體流過流體腔道等等，對于這類問題，ABAQUS軟件提供了fluid cavity參數來模擬這一過程。本實例中（附件中的inp文件）展示了在ABAQUS中采用fluid cavity參數來模擬流體（氣體或液體）與流體腔的相互作用過程，并分析流體腔的應力分布和位移分布。本實例可以拓展到任意材料的流體腔，比如模擬輪胎充氣過程
鑄造模擬技術：對鑄造的充型、熱傳導、凝固過程和應力場進行模擬分析。
336067-1.part01.rar
336069-1.part02.rar
Z-CAST鑄造過程模擬軟件技術規格1、特點
1)
基于Window 95/98, Windows NT/2000/XP.
2)
包括所有鑄造模擬（前處理器、求解器、后處理器和數據庫）
3)
應用領域：砂型鑄造（自動鑄造線，新取砂，CO2, ,...）、金屬型鑄造、高/低壓模鑄造、擠壓鑄造、澆鑄、熔模鑄造、單晶熔模鑄造等。
2、標準規格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數據
b.
Z-CAST鑄造過程模擬軟件技術規格1、特點
1)
基于Window 95/98, Windows NT/2000/XP.
2)
包括所有鑄造模擬（前處理器、求解器、后處理器和數據庫）
3)
應用領域：砂型鑄造（自動鑄造線，新取砂，CO2, ,...）、金屬型鑄造、高/低壓模鑄造、擠壓鑄造、澆鑄、熔模鑄造、單晶熔模鑄造等。
2、標準規格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數據
b.
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1)
基于Window 95/98, Windows NT/2000/XP.
2)
包括所有鑄造模擬（前處理器、求解器、后處理器和數據庫）
3)
應用領域：砂型鑄造（自動鑄造線，新取砂，CO2, ,...）、金屬型鑄造、高/低壓模鑄造、擠壓鑄造、澆鑄、熔模鑄造、單晶熔模鑄造等。
2、標準規格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數據
b.
