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不同铸造模拟软件在实际铸造中的应用对比


不同铸造模拟软件在实际铸造中的应用对比 【摘 要】铸造是一种非常广泛的生产工艺。影响铸件好坏的因 素很多,只靠经验来进行铸造的传统方法已经不适用于时代的发 展。铸造模拟软件的运用极大地提高了铸造生产效率及水平。本文 介绍了当前比较流行的几款铸造模拟软件及其优缺点,对铸造模拟 的整个行业概况进行了阐述。 【关键词】铸造;模拟;软件;对比 1.介绍 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加

工工艺,已有约 6000 年的 历史。铸造是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形 状的铸模待其凝固成形的加工方式。 虽然铸造是从液态金属到最终形状的最直接成形途径,但这种最 直接的途径却蕴含着巨大的困难。因为在这一制作过程中需要同时 控制的环节很多,包括金属的熔炼、合金化、造型、浇注、凝固和 加工等诸多方面。其中每一环节都必须准确控制,因为仅一方面的 失误就有可能导致整个铸件的报废。[1] 传统依靠经验和试错开发新工艺的方法已不能满足现在的要求。 铸造过程的计算机模拟就是在这样的背景下应运而生的。 铸造过程的计算机模拟依靠铸造模拟软件的实现。铸造模拟软件 为一个系统分析软件,应用在铸造的流程当中。一般的模拟软件可 以计算出金属液从铸模中的竖浇道倒入之后,流经过横流道,最后 经过进水口进入到铸件当中,金属液会慢慢地开始填满整个模穴, 当整个模穴都填满后, 金属液开始慢慢地冷却凝固, 最后变成固态, 形成所需要的铸件。 目前主要开发此软件的国家包括:德国、法国、美国及日本等工 业国家,目前软件的发展趋势朝铸造过程中可能产生的铸疵、金属 流体在模穴中的状态分析-流速、压力、温度,及生产流程最佳化。 [2] 铸造工厂目前使用上,在企业经营上可获得的好处有: 1.1 降低生产成本 传统在铸件开发阶段,通常利用试误法来找到生产的最佳工法, 但在开发过程中要花费很多的人力时间、材料费用、熔解电力等, 故如果利用软件模拟方式,就可以减少前述的成本。 1.2 教育新进人员 现在的铸造厂不太容易找到年轻学子来投入此行业,主要原因有工作环境不好,高温高污染,再者现场的资深员工较不愿将铸造技 术传授 给新进员工,所以在没办法学到专业,也没有工作成就感 时,就容易提高公司的离职率,此软件可以取代部份现场的技术教 学,而且容易表达其原理,让新进人员易 于吸收。 1.3 与国际大厂接轨 世界上主要的工业国家都在积极的发展类似软件,所以在这些国 家的铸造厂应用已算相当普遍,铸造业若要继续发展下去,必然要 在资讯系统上跟国外厂商接轨,以加速讯息的流通。 1.4 降低废品率(scrap rate) 在进入大量生产前,若可以先利用软件进行分析,则可以大大降 低进入大量生产时,因为设计上的错误而产生大量的废品。 铸造过程计算机数值模拟技术包括铸件充型过程(流场)数值模 拟、凝固过程(温度场)数值模拟、微观组织数值模拟、热应力数 值模拟、宏观和微观偏析数值模拟及铸造缺陷(如缩孔、疏松及热 裂等)预测等。经历数十年的努力,铸件充型和凝固过程的计算机 模拟技术的发展已进入工程实用化阶段,可以帮助工程技术人员在 铸造工艺设计过程中对铸件可能出现的各种缺陷及其大小、部位和 发生的时间给予有效的预测,从而优化铸造工艺设计,确保铸件的 质量,缩短试制周期,降低生产成本。 本文主要综述多种铸造模拟软件在实际铸造工厂中的应用,以期 为工厂实际提供多元化选择,更好地更有针对性地开展生产实际。 2.主要铸造模拟软件介绍 2.1 procast (1)软件来源:procast 由法国 esi 公司开发的综合的铸造过程

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