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計(jì)算機(jī)應(yīng)用

文章編號(hào):1007 6034(2004)04 0039 02

Procast鑄造模擬技術(shù)在車鉤上的應(yīng)用

樊安國(guó)

(株洲斯威鐵路產(chǎn)品有限公司,湖南株洲412001)

摘 要:運(yùn)用Procast鑄造凝固模擬技術(shù)對(duì)車鉤的鑄造工藝進(jìn)行了有效的數(shù)值模擬,將實(shí)際鑄件的檢測(cè)結(jié)果和凝固模擬結(jié)果進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞:Procast軟件;凝固模擬;鑄造工藝;缺陷分析中圖分類號(hào):U260.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

鑄件凝固是鑄造工藝中的關(guān)鍵技術(shù)問題,大部分鑄造缺陷均產(chǎn)生在這一過程或與之密切相關(guān)。液體進(jìn)入型腔后,溫度和流態(tài)如何變化,凝固如何進(jìn)行,缺陷如何生成等一系列問題,如果只依賴實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來判斷具有相當(dāng)大的盲目性。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)(CAD CAE),實(shí)現(xiàn)模擬試澆,展示金屬液進(jìn)入鑄型到凝固的全過程,并根據(jù)各種判據(jù)功能找到形成缺陷的部位,以便確定合適的鑄造工藝。為此,可以大大節(jié)約新產(chǎn)品試制、工藝改進(jìn)的成本,彌補(bǔ)了模具、工藝、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不合理帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

Procast的前處理用于設(shè)定各種初始和邊界條件�？梢詼�(zhǔn)確設(shè)定所有已知的鑄造工藝的邊界和初始條件。邊界條件可以是常數(shù),或者是時(shí)間或溫度的函數(shù)。Procast的后處理功能既強(qiáng)大又靈活。與其

它模擬軟件一樣,它可以顯示溫度、壓力和速度場(chǎng),但又同時(shí)可以將這些信息與應(yīng)力和變形的信息集于一體。不僅如此,Procast還可以使用X射線的方式確定縮孔的位置�？s孔和縮松還可以使用縮孔判據(jù)或Niyama判據(jù)進(jìn)行評(píng)估。1.2 網(wǎng)格生成模塊

Meshcast自動(dòng)產(chǎn)生有限元網(wǎng)格。這個(gè)模塊與商業(yè)化CAD軟件的連接是比較好的,它可以讀入標(biāo)準(zhǔn)的CAD文件格式如:IGES、Step、STL或者Parasolid。同時(shí)還可以讀諸如I-DEAS或Patran格式的表面或?qū)嶓w網(wǎng)格。Meshcast同時(shí)擁有獨(dú)一無二的其它性能,例如初級(jí)CAD工具、高級(jí)修復(fù)工具、不一致網(wǎng)格的生成和殼型網(wǎng)格的生成等。1.3 流體分析模塊

流體分析模塊可以模擬所有包括充型在內(nèi)的液體和固體流動(dòng)的效應(yīng)。Procast通過完全的Navier-Stocks流動(dòng)方程對(duì)流體流動(dòng)和傳熱進(jìn)行耦合計(jì)算。本模塊還包括非牛頓流體的分析計(jì)算等。可以模擬紊流、觸變行為及多孔介質(zhì)流動(dòng),如過濾網(wǎng)中的流動(dòng)。也可以模擬注塑過程。

1 Procast軟件介紹

Procast是為評(píng)價(jià)和優(yōu)化鑄造產(chǎn)品與鑄造工藝而開發(fā)的專業(yè)CAE系統(tǒng),借助于Procast軟件系統(tǒng),在完成鑄造工藝編制之前,就能夠?qū)﹁T件在形成過程中的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(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。

Procast共有8個(gè)模塊,它們分別為基本模塊(傳熱分析模塊)、網(wǎng)格生成模塊、流體分析模塊、應(yīng)力分析模塊、輻射分析模塊、晶粒組織結(jié)構(gòu)模塊、微觀組織模塊、反算求解模塊。下面著重介紹常用的前3個(gè)模塊。

1.1 基本模塊(傳熱分析模塊)

本模塊進(jìn)行的傳熱計(jì)算含Procast的所有前后處理功能,包括導(dǎo)熱、對(duì)流換熱和輻射換熱,使用熱焓方程式計(jì)算液相和固相轉(zhuǎn)變過程中的潛熱。

收稿日期:2004-05-26

作者簡(jiǎn)介:樊安國(guó)(1968-),男,湖南祁東人,工程師,1991年畢業(yè)于大連鐵道學(xué)院鑄造專業(yè),工學(xué)學(xué)士,現(xiàn)從事技術(shù)管理工作。

2 車鉤鑄造凝固模擬及分析

2.1 車鉤鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖1為車鉤的三維實(shí)體結(jié)構(gòu)。鉤體型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尾部厚大。由于車鉤為車輛連接的關(guān)鍵零件,對(duì)行車安全具有重要影響,因此對(duì)鑄件的密實(shí)度質(zhì)量要

求很高,重要部位內(nèi)部不允許出現(xiàn)縮孔、縮松等缺陷。

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