精密铸造中计算机辅助工程CAE的应用上卡簧
2022-08-13 10:34:48
精密铸造中计算机辅助工程(CAE)的应用(上)
精密铸造中计算机辅助工程(CAE)的应用(上) 2011: ProCAST是目前应用比较成功的铸造过程模拟软件。在研制和生产复杂、薄壁铸件和近净型铸件中尤能发挥其作用。是目前唯一能对铸造过程进行传热-流动-应力耦合分析的系统。该软件主要由八大模块组成:有限元网格剖分,传热分析及前后处理,流动分析,应力分析,热辐射分析,显微组织分析,电磁感应分析,反向求解等。它能够模拟铸造过程中绝大多数问题和物理现象。在对技术充型过程的分析方面,能提供考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响,能构模拟出消失模铸造、低压铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程,并对注塑、压蜡模和压制粉末材料等的充型过程进行模拟。ProCAST能对热传导、对流和热辐射三类传热问题进行求解,尤其通过“灰体净辐射法”模型,使得它更擅长解决精铸尤其是单晶铸造问题。应力方面采用弹塑性和粘塑性模型,使其具有分析铸件应力、变形的能力。
1引言
精密铸造是用可溶(熔)性一次模型使铸件成型的方法。精密铸造的最大优点是表面光洁,尺寸精确,而缺点是工艺过程复杂,生产周期长,影响铸件质量的因素多,生产中对材料和工艺要求很严。在生产过程中,模具设计和制造占很长的周期。一个复杂薄壁件模具的设计和制造可能需一年或更长的时间。随着世界工业的进步和人们生活水平的提高,产品的研发周期越来越短,设计要求响应时间短。特别是结构设计需做些修改时,前期的模具制造费用和制造工期都白白地浪费了。因而模具设计和制造成为新产品开发的瓶颈。计算机辅助工程的发展,使得传统产业与新技术的融合成为可能。三维CAD可以把设计从画图板中解放出来,大大简化了设计者的设计过程,减少出错的几率。并且随着快速成型(RP)技术,特别是激光选区烧结工艺(SLS)的发展[2,3,4],三维模型可以通过RP设备,快速转变成精密铸造所需的原型,打破了模具设计的瓶颈。另外在传统铸造中,开发一个新的铸件,工艺定型需通过多次试验,反复摸索,最后根据多种试验方案的浇铸结果,选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。采用凝固过程数值模拟,可以指导浇注工艺参数优化,预测缺陷数量及位置,有效地提高铸件成品率。CA精密铸造技术就是将计算机辅助工程应用到精密铸造过程中,并结合其他先进的铸造技术,以高质量、低成本、短周期来完成复杂产品的研发和试制。目前,利用CA精铸技术,已完成多种航天、航空、兵器等关键部件的试制,取得满意的效果。
2材料与实验方法
CA精铸可应用于不锈钢、耐热钢、高温合金、铝合金等多种合金,CA精铸工艺流程见图1。三维模型可采用IDEAS、UGII、PROE等三维设计软件进行设计,工艺结构和模型转换采用MagicRp进行处理和修复,在AFSMZ320自动成型系统上进行原型制作,采用熔体浸润进行原型表面处理,凝固过程数值模拟采用PROCAST和有限差分软件进行计算。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网>
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