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上半月出版Casting·Forging·Welding金屬鑄鍛焊技術(shù)

Procast在壓力鑄造數(shù)值模擬的應(yīng)用現(xiàn)狀

秦鵬程，張�？�

（昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，云南昆明650093）

摘

要：壓力鑄造是在多行業(yè)多領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的一種成形技術(shù)。有限元模擬軟件ProCAST用于模擬壓力鑄造過

程中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和流場(chǎng)，將有效地提高鑄造工藝的正確性。從前處理技術(shù)、縮孔、縮松的預(yù)測(cè)、應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬三個(gè)方面簡(jiǎn)述了ProCAST在壓力鑄造的應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：壓力鑄造；ProCAST；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：TG249.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-3814(2010)23-0075-03

ApplicationofProCASTSoftwareinDieCasting’sNumericalSimulation

QINPengcheng,ZHANGXijun

(SchoolofMaterialScienceandEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China)

Abstract：Asaformingtechnique,diecastingisbroadlyusedinthemulti-professionandmulti-domain.ThefiniteelementanalysissoftwareProCASTusedtosimulatethetemperaturefield,stressfieldandflowfieldofthediecastingprocesscaneffectivelyimprovetheaccuracyofcastingprocess.TheapplicationsituationofProCASTindiecastingisdiscussedfromthreeaspects,thepre-treatmenttechnology,thepredictionofshrinkageandporosityandthenumericalsimulationofstressfield.

Keywords：diecasting;ProCAST;numericalsimulation

壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種鑄造方法。壓鑄的生產(chǎn)過程是液態(tài)金屬在一定的速度和一定的壓力作用下射入緊鎖的模具型腔內(nèi)并保壓，結(jié)晶直至凝固。壓鑄的生產(chǎn)過程是一種動(dòng)態(tài)循環(huán)的過程，使得壓鑄模具的溫度和壓力呈現(xiàn)周期性變化。這種周期性變化對(duì)壓鑄件質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)率等有重要影響。一方面，周期性的熱膨脹、收縮及熱應(yīng)力，最終導(dǎo)致模具熱疲勞失效，同時(shí)模具的溫度場(chǎng)通過影響充型過程和冷卻條件，進(jìn)而影響壓鑄件成形質(zhì)量和內(nèi)部組織質(zhì)量；另一方面，模具在壓鑄過程中反復(fù)受激冷激熱作用，產(chǎn)生拉、壓交變應(yīng)力，加之模具內(nèi)有較大的溫度梯度，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力較大。隨著壓鑄循環(huán)次數(shù)的增加，模具逐漸因變形、裂紋等失效[1]。因此采用數(shù)值模擬方法，預(yù)測(cè)鑄件與模具各部位的溫度分布及變化規(guī)律，可達(dá)到優(yōu)化工藝方案，控制及確保鑄件質(zhì)量，縮短試制周期，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

件在形成過程中的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和與其它們之間的耦合場(chǎng)進(jìn)行仿真分析并預(yù)測(cè)鑄件的質(zhì)量、優(yōu)化鑄造設(shè)備參數(shù)和工藝方案，通過對(duì)金屬流動(dòng)過程的模擬，可以精確顯示澆不足、冷隔、氣孔和熱應(yīng)力的位置及殘余應(yīng)力大小，能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)縮孔縮松和微觀組織[2]。

1前處理技術(shù)

壓力鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)經(jīng)歷了從二維到三維的過程。目前ProCAST三維造型功能較弱，要依托于三維造型軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型。三維造型CAD普遍采用的是通過數(shù)據(jù)交換文件實(shí)現(xiàn)與ProCAST數(shù)據(jù)交換，不同的CAD軟件使用了統(tǒng)一的中間圖形數(shù)據(jù)格式，如IGES、STL和STEP，這些文件提供了

CAD系統(tǒng)與ProCAST的接口[3]。

Solidworks與ProCAST作為世界范圍CAD／CAE業(yè)界的較有影響力的兩大軟件，它們?cè)诟髯灶I(lǐng)域

都獲得廣泛應(yīng)用，但是它們接口方式一直給使用該軟件進(jìn)行模擬造成很大的困難。王飛宇[4]通過使用

ProCAST軟件將最先進(jìn)的有限元技術(shù)用在鑄造模

擬中，能有效地提高鑄造工藝的正確性。借助于Pro-

CAST系統(tǒng)，可以在完成鑄造工藝編制之前，就能夠?qū)﹁T

收稿日期：2010-07-20

作者簡(jiǎn)介：秦鵬程(1966-)，男，四川人，講師，研究生；

電話：13982329506；E-mail:lyhqpc@

通訊作者：張�？�(1956-)，男，，教授，E-mail:zhangxj@

sml+sm2=sm3命令。解決了壓射室運(yùn)動(dòng)模擬模型創(chuàng)建

的問題和數(shù)據(jù)接口難的問題。

Pro/E與ProCAST之間也只能采用通用接口進(jìn)

行數(shù)據(jù)交換，因此獲得高質(zhì)量的IGES格式文件是

ProCAST順利進(jìn)行網(wǎng)格劃分的關(guān)鍵所在。王寶順[5]采

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《熱加工工藝》2010年第39卷第23期

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