華鑄CAE鑄件凝固模擬分析報告說明書槳轂

PAGE6-地址：武漢華中科技大學材料學院430074Tel：27-87541922Email：ngmn@閥體工藝充型凝固過程模擬分析報告華鑄軟件20１１年01月1華鑄CAＥ１0．0系統(tǒng)簡介華鑄CAE1０。0——鑄造工藝分析軟件系統(tǒng)是分析和優(yōu)化鑄件鑄造工藝的重要工具,是華中科技大學（前華中理工大學）經(jīng)二十多年研究開發(fā)，并在長期的生產(chǎn)實踐檢驗中不斷改進、完善起來的一項軟件系列產(chǎn)品。它以鑄件充型過程、凝固過程數(shù)值模擬技術為核心，對鑄件進行鑄造工藝分析。可以完成多種合金材質(zhì)(包括球鐵、灰鐵、鑄鋼、鑄造鋁合金等）、多種鑄造方法（砂型鑄造、金屬型鑄造、鐵模覆砂鑄造、壓鑄、差壓、低壓鑄造、熔模鑄造等)下的流動分析、凝固分析以及流動和溫度的耦合計算分析,曾在多種不同材質(zhì)復雜鑄件的工藝改進、工藝優(yōu)化中圓滿地完成增收降廢的任務，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，博得了眾多生產(chǎn)廠家和同行的好評，得到眾多廠家或公司的青睞。目前,ＨZCAＥ10．０系統(tǒng)已集成在Windows9８、Windows2000、NT以及XＰ下運行。應用實踐證明，本系統(tǒng)能預測鑄件縮孔縮松缺陷的傾向、改進和優(yōu)化工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，減少澆冒口消耗，提高工藝出品率。圖1是ＨZCAE１0.0的基本模塊和功能.HZCAE10.0HZCAE10.0前處理三維造型，網(wǎng)格剖分計算分析充型過程分析，耦合分析，凝固過程分析,鑄件凝固與縮孔形成過程分析后處理圖形，曲線，幀動畫，實時動畫五大專用模塊STL處理，切片顯示，MAT旋轉，溫度曲線，缺陷判斷數(shù)據(jù)庫輔料庫合金庫圖1華鑄CAE10.０的基本模塊和功能2模擬分析內(nèi)容利用華鑄CAＥ10.0來進行鑄件凝固模擬分析，首先要依據(jù)圖紙和工藝方案進行三維實體造型,生成若干個STL格式文件，然后利用前處理模塊的網(wǎng)格自動剖分功能對鑄件、鑄型等實體進行網(wǎng)格剖分，得到計算部分所需的離散模型.接著利用計算處理模塊進行流動場與溫度場的耦合計算,耦合計算后得到鑄件鑄型各部分的初始溫度繼續(xù)進行凝固過程的溫度場計算。從這些計算中得到的流動場、溫度場數(shù)據(jù)，再通過后處理功能將其可視化為各種可視的圖形圖象、曲線和過程動畫，以揭示充型過程和凝固過程的行為細節(jié)，為工藝設計人員進行工藝決策和工藝優(yōu)化提供可靠的定性定量的依據(jù)。華鑄ＣAE軟件系統(tǒng)通過SＴL文件格式可以和UG（Unigrａｐhics）、ＰRO/Ｅ（Pro/Ｅnｇineer）、AutｏCAD、Ｓoｌidworkｓ、SoliｄEdge等諸多三維造型平臺接口。2.1三維實體造型及網(wǎng)格剖分首先用三維造型軟件繪出三維工藝圖,如圖2所示,然后用ＨZCＡE１0．0軟件系統(tǒng)前處理部分的網(wǎng)格剖分程序進行網(wǎng)格剖分。本次模擬分析網(wǎng)格相關參數(shù)見表1。2．2充型凝固過程溫度場計算設置好初始條件及邊界條件進行充型過程和凝固過程的數(shù)值模擬。本次計算所用參數(shù)見表１。2．3后處理階段經(jīng)前兩大模塊處理后,獲得大量的不同時刻的鑄件流場、溫場數(shù)據(jù)。應用后處理模塊將這些基于時空四維空間的場量以三維彩色圖形表現(xiàn)出來，并進一步合成為動畫。通過充型過程的模擬可以得到預測卷氣、夾雜的數(shù)據(jù)，充型與傳熱耦合計算可以預測澆不足、冷隔等;通過凝固過程的模擬可以判斷鑄件易形成縮孔縮松的部位和大小及形態(tài),可以觀察鑄件各部位在不同時刻的溫度變化。表1本次模擬分析的總體信息１560充型過程??！A測卷氣、澆不足、流痕凝固過程—預測縮松、縮孔等缺陷?鑄件模型鑄件工藝模型圖2鑄件工藝的ＳTＬ模型３模擬分析結果３。1充型次序顯示液態(tài)金屬動態(tài)充型過程，可模擬液相充填，速度分布，壓力分布,粒子示蹤。圖3A鑄件色溫填充圖3B鑄件速度填充

圖３C鑄件壓力填充?3．２鑄件色溫鑄件凝固過程中，隨著熱量的散失,溫度不斷降低。用不同的顏色對應不同的溫度,適當?shù)纳珮藢?，繪出不同時刻的鑄件圖，能貼切形象地表現(xiàn)鑄件凝固過程中溫度的變化。圖４為鑄件色溫圖。不同時刻色溫度分布請看光盤中的動畫.圖4鑄件色溫分布

3．３液相及縮孔縮松分布取某一臨界固相率溫度,高于此溫度的網(wǎng)格單元以黃色填充顯示，而低于此溫度的網(wǎng)格單元以線條輪廓顯示.由此可觀察凝固過程中的相變細節(jié)，可觀察液相補縮通道的斷開，孤立液相區(qū)的形成以及縮孔縮松的形成過程,為改進工藝、判斷工藝的可行性提供科學的依據(jù).圖5液相及縮孔以及微觀縮松分布圖。不同時刻液相縮孔分布請看光盤中的動畫。孤立液相區(qū)縮孔縮松顯示(限鑄件內(nèi))圖５鑄件液相及缺陷分布?３．４動畫合成與播放鑄件充型、凝固過程是一種隨時間變化的物理過程.要全面、完整地觀察這種過程,最恰當?shù)姆绞骄褪沁^程動畫.根據(jù)模擬結果數(shù)據(jù)可以制作出反映充型凝固過程各細節(jié)、各側面的許多ＡVI動畫。限于篇幅，此處只選幾個典型得相關動畫，作為得出結論的依據(jù)。具體播放方法見附于文后的說明。4結論從模擬結果得出如下結論：從充型凝固過程模擬結果可以看出:鑄件在凝固過程中出現(xiàn)了部分的孤立液相，這些部位在后續(xù)的凝固中有較大縮松傾向,鑄件內(nèi)縮孔為30立方厘米,縮松為1１５２立方厘米．具體見孤立液相的分布和縮孔縮松形成，縮松區(qū)域致鑄件應力集中。更進一步的細節(jié)見凝固過程動畫。２０１１年1月?附：觀看動畫文件方法說明1：運行ｄemoplay。exe進入演示環(huán)境（如圖所示），用鼠標選中“典型應用"并指定文件（avi文件），然后在圖形界面用鼠標左鍵選