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計算機應(yīng)用

文章編號: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

(株洲斯威鐵路產(chǎn)品有限公司,湖南株洲412001)

摘 要:運用Procast鑄造凝固模擬技術(shù)對車鉤的鑄造工藝進行了有效的數(shù)值模擬,將實際鑄件的檢測結(jié)果和凝固模擬結(jié)果進行了比較。

關(guān)鍵詞:Procast軟件;凝固模擬;鑄造工藝;缺陷分析中圖分類號:U260.34 文獻標識碼: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)。液體進入型腔后,溫度和流態(tài)如何變化,凝固如何進行,缺陷如何生成等一系列問題,如果只依賴實際經(jīng)驗來判斷具有相當大的盲目性。利用計算機輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)(CAD CAE),實現(xiàn)模擬試澆,展示金屬液進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、工藝改進的成本,彌補了模具、工藝、結(jié)構(gòu)的設(shè)計不合理帶來的風險。

Procast的前處理用于設(shè)定各種初始和邊界條件�？梢詼蚀_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),或者是時間或溫度的函數(shù)。Procast的后處理功能既強大又靈活。與其

它模擬軟件一樣,它可以顯示溫度、壓力和速度場,但又同時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)進行評估。1.2 網(wǎng)格生成模塊

Meshcast自動產(chǎn)生有限元網(wǎng)格。這個模塊與商業(yè)化CAD軟件的連接是比較好的,它可以讀入標準的CAD文件格式如:IGES、Step、STL或者Parasolid。同時還可以讀諸如I-DEAS或Patran格式的表面或?qū)嶓w網(wǎng)格。Meshcast同時擁有獨一無二的其它性能,例如初級CAD工具、高級修復工具、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)的液體和固體流動的效應(yīng)。Procast通過完全的Navier-Stocks流動方程對流體流動和傳熱進行耦合計算。本模塊還包括非牛頓流體的分析計算等�？梢阅M紊流、觸變行為及多孔介質(zhì)流動,如過濾網(wǎng)中的流動。也可以模擬注塑過程。

1 Procast軟件介紹

Procast是為評價和優(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、溫度場和應(yīng)力場進行仿真分析并預測鑄件的質(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個模塊。

1.1 基本模塊(傳熱分析模塊)

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

收稿日期:2004-05-26

作者簡介:樊安國(1968-),男,湖南祁東人,工程師,1991年畢業(yè)于大連鐵道學院鑄造專業(yè),工學學士,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

圖1為車鉤的三維實體結(jié)構(gòu)。鉤體型腔結(jié)構(gòu)復雜,尾部厚大。由于車鉤為車輛連接的關(guān)鍵零件,對行車安全具有重要影響,因此對鑄件的密實度質(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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