Procast铸造模拟技术在车钩上的应用

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计算机应用

文章编号:1007 6034(2004)04 0039 02

Procast铸造模拟技术在车钩上的应用

樊安国

(株洲斯威铁路产品有限公司,湖南株洲412001)

摘 要:运用Procast铸造凝固模拟技术对车钩的铸造工艺进行了有效的数值模拟,将实际铸件的检测结果和凝固模拟结果进行了比较。

关键词:Procast软件;凝固模拟;铸造工艺;缺陷分析中图分类号:U260.34 文献标识码:B

铸件凝固是铸造工艺中的关键技术问题,大部分铸造缺陷均产生在这一过程或与之密切相关。液体进入型腔后,温度和流态如何变化,凝固如何进行,缺陷如何生成等一系列问题,如果只依赖实际经验来判断具有相当大的盲目性。利用计算机辅助设计和辅助制造技术(CAD CAE),实现模拟试浇,展示金属液进入铸型到凝固的全过程,并根据各种判据功能找到形成缺陷的部位,以便确定合适的铸造工艺。为此,可以大大节约新产品试制、工艺改进的成本,弥补了模具、工艺、结构的设计不合理带来的风险。

Procast的前处理用于设定各种初始和边界条件。可以准确设定所有已知的铸造工艺的边界和初始条件。边界条件可以是常数,或者是时间或温度的函数。Procast的后处理功能既强大又灵活。与其

它模拟软件一样,它可以显示温度、压力和速度场,但又同时可以将这些信息与应力和变形的信息集于一体。不仅如此,Procast还可以使用X射线的方式确定缩孔的位置。缩孔和缩松还可以使用缩孔判据或Niyama判据进行评估。1.2 网格生成模块

Meshcast自动产生有限元网格。这个模块与商业化CAD软件的连接是比较好的,它可以读入标准的CAD文件格式如:IGES、Step、STL或者Parasolid。同时还可以读诸如I-DEAS或Patran格式的表面或实体网格。Meshcast同时拥有独一无二的其它性能,例如初级CAD工具、高级修复工具、不一致网格的生成和壳型网格的生成等。1.3 流体分析模块

流体分析模块可以模拟所有包括充型在内的液体和固体流动的效应。Procast通过完全的Navier-Stocks流动方程对流体流动和传热进行耦合计算。本模块还包括非牛顿流体的分析计算等。可以模拟紊流、触变行为及多孔介质流动,如过滤网中的流动。也可以模拟注塑过程。

1 Procast软件介绍

Procast是为评价和优化铸造产品与铸造工艺而开发的专业CAE系统,借助于Procast软件系统,在完成铸造工艺编制之前,就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案。

Procast共有8个模块,它们分别为基本模块(传热分析模块)、网格生成模块、流体分析模块、应力分析模块、辐射分析模块、晶粒组织结构模块、微观组织模块、反算求解模块。下面着重介绍常用的前3个模块。

1.1 基本模块(传热分析模块)

本模块进行的传热计算含Procast的所有前后处理功能,包括导热、对流换热和辐射换热,使用热焓方程式计算液相和固相转变过程中的潜热。

收稿日期:2004-05-26

作者简介:樊安国(1968-),男,湖南祁东人,工程师,1991年毕业于大连铁道学院铸造专业,工学学士,现从事技术管理工作。

2 车钩铸造凝固模拟及分析

2.1 车钩铸件结构特点

图1为车钩的三维实体结构。钩体型腔结构复杂,尾部厚大。由于车钩为车辆连接的关键零件,对行车安全具有重要影响,因此对铸件的密实度质量要

求很高,重要部位内部不允许出现缩孔、缩松等缺陷。

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