CAE-Simulationsanalyse - Zhejiang Ningbo Hexin konzentriert sich auf Niederdruckguss, Schwerkraftguss, Druckgussformenbau, Aluminiumgießerei

Was ist das Gießen (Hochdruck-Druckguss, Kokillenguss, Niederdruckguss) auf die Verwendung von CAE-Simulation Simulation Analyse

Beim Druckguss, Niederdruckguss und Schwerkraftguss (einschließlich Sand-/Metallguss) wird die CAE-Simulation als zentrales digitales Werkzeug für die gekoppelte numerische Simulation des gesamten Gießprozesses verwendet, indem ein dreidimensionales Modell erstellt wird, das die Formen, die Gussteile und das Angusssystem umfasst. Zu den wichtigsten Analysemodulen gehören:Simulation des Ladevorgangs(Analyse von Fließmustern von Flüssigmetall, Vorhersage von Kaltentmischung und Gasumhüllung),Simulation des Gerinnungsprozesses(Analyse des Temperaturfeldes und der Erstarrungsfolge, Vorhersage der Schrumpfung) undSimulation von Spannung/Verformung(Vorhersage von thermischen Spannungen, Eigenspannungen und Verformungen). Zur Charakterisierung von Prozessen.Druckguss-CAE konzentriert sich auf die Hochgeschwindigkeitsformfüllung und die Analyse von Luftwalzen, die Wärmebilanz der Form und die Optimierung der Kühlung.；Niederdruckguss-CAE konzentriert sich auf die präzise Steuerung des Luftdruckfeldes, die sequenzielle Erstarrung und die Schrumpfungssimulation.；CAE für den Schwerkraftguss mit Schwerpunkt auf dem natürlichen Fließregime unter Schwerkraft, Erstarrungspfaden und der Bewertung der Effizienz des SpeisereinsatzesDie grundlegende Aufgabe besteht in der wissenschaftlichen Vorhersage von Fehlern und der Optimierung von Prozessparametern und Formenbau. Die grundlegende Aufgabe besteht in der wissenschaftlichen Vorhersage von Fehlern, der Optimierung von Prozessparametern und der Formgestaltung, um die Gussqualität deutlich zu verbessern, Entwicklungszyklen zu verkürzen und die Kosten für Versuche und Fehler zu reduzieren.

TemperatursimulationCAE-Simulation Temperatursimulation beim Aluminiumgießen

Die Temperatursimulationsanalyse des Aluminiumgusses ist eine Methode zur dynamischen Simulation des Flüssigkeitsflusses, der Erstarrung und der Temperaturveränderungen im Gießprozess mittels numerischer Computersimulation. Sie basiert auf den Prinzipien der Thermodynamik und der Fluiddynamik, erstellt ein dreidimensionales Modell des Gießformsystems, analysiert quantitativ die Geschwindigkeit der Aluminiumflüssigkeitsfüllung, den Erstarrungsgradienten, die thermische Fugenverteilung und potenzielle Schrumpfungsdefekte, um das Design des Gießsystems zu optimieren, die Kühlbedingungen zu kontrollieren und die digitale Vorhersage des Gießprozesses und die Qualitätsverbesserung zu realisieren.

Dienstleistung Kontaktieren Sie uns

FüllstromsimulationCAE-Simulation der Füllströmung beim Aluminiumguss

Die Strömungssimulationsanalyse beim Aluminiumguss ist ein wichtiges Mittel zur hochpräzisen numerischen Simulation des Strömungszustands der Aluminiumflüssigkeit während des Füllvorgangs im Gießsystem unter Verwendung der Computational Fluid Dynamics (CFD)-Technologie. Durch die Erstellung eines vollständigen dreidimensionalen Modells, das Anschnitt, Anguss und Hohlraum umfasst, simuliert die Analyse dynamisch die Strömung des flüssigen Aluminiums an der freien Oberfläche, das Phänomen des Luftwalzens, die Entwicklung von Turbulenzen und die Temperaturveränderung und zeigt genau den Entstehungsmechanismus und die Lage von Defekten wie Flüssigkeitsabscheidung, Kaltentmischung, Lufteinschluss und oxidierte Schlacke usw., die während des Füllvorgangs auftreten können, um eine wissenschaftliche visuelle Grundlage für die Optimierung der Auslegung des Gießsystems, die Kontrolle der Füllgeschwindigkeit und die Verbesserung der inneren Qualität des Gussteils zu schaffen. und Entscheidungsunterstützung.

Dienstleistung Kontaktieren Sie uns

Barometrische SimulationsanalyseCAE-Simulation von Aluminium-Gusswalzen Gas-Simulationsanalyse

Die Gas-Simulationsanalyse beim Aluminiumguss ist der Einsatz der Mehrphasenströmungstechnologie (Computational Fluid Dynamics, CFD), speziell zur Verfolgung und Analyse des Gießvorgangs von Luft oder Hohlraumgas durch das flüssige Aluminium, das an der Bildung von Porositätsdefekten bei der Bildung eines feinen Simulationsprozesses beteiligt ist. Es kann die komplexen Strömungsmuster wie Spritzer, Konvergenz und Wirbel an der turbulenten Front des flüssigen Aluminiums genau simulieren, indem es ein Zweiphasenmodell “flüssiges Aluminium - Gas” oder “flüssiges Aluminium - Gas - Oxid” konstruiert und die Beteiligung, Fragmentierung, Koaleszenz und das Auftriebs- und Entweichverhalten des Gases dynamisch erfasst. Genaue Vorhersage der Größe, Lage und Verteilungswahrscheinlichkeit der Gaslöcher im Gussteil. Diese Analyse ist ein wichtiges digitales Werkzeug für die Optimierung des Gießsystems (z. B. zur Vermeidung von Turbulenzen), die Festlegung angemessener Entlüftungsschemata und Prozessparameter zur Minimierung schädlicher Gaseinschlüsse und zur Verbesserung der metallurgischen Qualität und der Betriebsleistung von Gussteilen.

Dienstleistung Kontaktieren Sie uns

SchrumpfungssimulationCAE-Simulation der Schrumpfung von Aluminiumguss

Die Analyse der Schrumpfungssimulation beim Aluminiumguss ist eine wichtige Simulationstechnik, die auf den Prinzipien der Wärmeübertragung und der Erstarrungsschrumpfung basiert, um die Hohlraumdefekte vorherzusagen, die sich während der Erstarrung aufgrund der Flüssigkeitsschrumpfung und der Erstarrungsschrumpfung ohne ausreichende Schrumpfung des flüssigen Metalls im Gussstück bilden. Die Analyse erfolgt durch die Konstruktion eines genauen dreidimensionalen Modells des Gusskanalsystems, die Kopplung des Temperaturfeldes, des Feldes der Festphasenrate und des Flüssigkeitsströmungsfeldes und die dynamische Verfolgung der Erstarrungssequenz und der Bildung isolierter Flüssigphasenzonen, um die Größe, Morphologie und räumliche Verteilung von Volumendefekten wie Lunker und Lunkerauflockerung genau vorherzusagen. Das Hauptziel besteht darin, die Position und Größe des Speisers, die Anordnung des kalten Eisens und die Parameter des Gießprozesses wissenschaftlich zu bewerten und zu optimieren, um eine aktive Steuerung des Erstarrungspfades und des Schrumpfungskanals zu erreichen und schließlich eine dichte und solide innere Organisation des Gussteils zu erhalten.

Dienstleistung Kontaktieren Sie uns

CAE-Simulationsanalyse im Gusswesen

He Xin Mould hat bereits in der Phase der WerkzeugentwicklungCAE (Computer Aided Engineering) – Simulationsanalyse im GussverfahrenDurch die Erstellung eines dreidimensionalen numerischen Modells, das die Gussform, die Gussteile sowie das Anguss- und Überlaufsystem umfasst, wird eine multiphysikalische gekoppelte Simulation des gesamten Gussprozesses durchgeführt. Der zentrale Nutzen der CAE-Simulation liegt darin, dassFehler bereits vor der Bearbeitung der Form vorhersagen und die Prozessparameter optimieren, wodurch die für die herkömmliche Trial-and-Error-Methode erforderlichen 4 bis 6 Durchläufe mit Formtests und Formkorrekturen auf innerhalb von 2 Runden, wodurch sich die Entwicklungszeit pro Form um mehr als 30% verkürzt und die Kosten für die Formprüfung um etwa 40% gesenkt werden.

Die CAE-Simulationskompetenzen von He Xin decken die drei Verfahren Hochdruckguss, Niederdruckguss und Schwerkraftguss ab. Auf der Grundlage führender Simulationsplattformen wie ProCAST, MAGMASOFT, Flow-3D und AnyCasting können folgende Aufgaben durchgeführt werden:Simulation des Gussflusses, Analyse der Erstarrung und Abkühlung, Vorhersage von Gasblasen, Beurteilung von Hohlräumen und Porosität, Berechnung von thermischen Spannungen und VerformungenFünf zentrale Analysemodule. Die Simulationsergebnisse dienen als direkte Grundlage für die Auslegung des Angusssystems, die Anordnung der Kühlkanäle, die Entlüftungskonzepte und die Festlegung der Prozessparameter und ermöglichen so den Übergang von einem "empirischen Trial-and-Error"-Ansatz zu einem "datengesteuerten" Modell bei der Werkzeugentwicklung.

Simulierte Positionierung:Die CAE-Simulation ist kein Ersatz für Formversuche, sondern wandelt diese von einer "Designvalidierung" in eine "Bestätigung des Prozessfensters" um. Die Erfahrungen von He Xin zeigen, dass eine gründliche Simulationsanalyse die Anzahl der Testlauf-Korrekturen von branchenüblichen 4 bis 6 Durchläufen auf weniger als 2 Durchläufe senken kann; dennoch ist letztendlich ein Testlauf erforderlich, um die Feinabstimmung der Prozessparameter unter realen Produktionsbedingungen zu bestätigen.

Die vier zentralen Simulations- und Analysemodule

CAE-Simulation im Bereich GusstechnikFüllung → Erstarrung → Defekte → SpannungenEs werden vier physikalische Prozesse abgewickelt, wobei die Daten zwischen den einzelnen Modulen miteinander verknüpft sind und gemeinsam ein vollständiges System zur digitalen Verifizierung des Gussprozesses bilden:

Simulation der Füllströmung

Auf der Grundlage der CFD (Computational Fluid Dynamics) werden die Navier-Stokes-Gleichungen gelöst, um den Strömungsverlauf, die Verteilung der Füllgeschwindigkeit und die Form der freien Oberfläche der Metallschmelze im Gießsystem und im Formhohlraum zu simulieren. Es ermöglicht die Vorhersage von Gussfehlern wie Kaltstellen, Unterfüllung und Fließspuren sowie die Ausgabe von Daten zu Füllzeit, Strömungsgeschwindigkeitsfeld und Temperaturfeld, um die Optimierung der Position und des Querschnitts des Angusses zu unterstützen.

Analyse der Erstarrung und Abkühlung

Kopplung der Lösung der Wärmeübertragungsgleichung mit der Freisetzung der latenten Erstarrungswärme zur Berechnung der Temperatur-Zeit-Kurven, der Erstarrungsreihenfolge und der Verteilung des Festphasenanteils in den verschiedenen Bereichen des Gussteils. Identifizierung isolierter Flüssigphasenbereiche und von Wärmestaus sowie Vorhersage der Neigung zu Schrumpfhohlräumen und -porosität; Quantifizierung der Fehlerwahrscheinlichkeit mittels des Niyama-Kriteriums oder der Methode des Festphasenanteilsgradienten zur Optimierung der Anguss- und Kühlkernanordnung.

Gasansammlungen und Oxidationsschlacke

Mithilfe der Mehrphasenströmungssimulation (VOF-Methode) wird die Grenzfläche zwischen flüssigem Aluminium und Gas verfolgt, um das Einziehen, Aufbrechen, Zusammenballen und Aufsteigen des Gases während des Formfüllvorgangs zu simulieren. Die quantitativen Ergebnisse zu Position der Gasblasen, Gasvolumenanteil und Verweilwahrscheinlichkeit dienen als Grundlage für die Optimierung der Anordnung von Entlüftungskanälen und -stopfen sowie für die Anpassung der Gießgeschwindigkeitskurve.

Spannung und Verformung

Kopplung des Temperaturfeldes mit dem mechanischen Feld zur Berechnung der thermischen Spannungsverteilung, der Restspannungswerte und der Verformungsgrößen von Gussteilen während des Erstarrungs- und Abkühlungsprozesses. Vorhersage des Risikos thermischer Risse (basierend auf dem HCS-Index für die Anfälligkeit gegenüber thermischen Rissen) sowie von Maßabweichungen als Grundlage für die Auslegung der Gegenverformung von Formen und die Festlegung von Wärmebehandlungsverfahren.

Schwerpunkte der CAE-Simulation bei drei Gussverfahren

Die Mechanismen der Formfüllung und die Fehlermuster unterscheiden sich je nach Gießverfahren erheblich, und die Schwerpunkte sowie die entscheidenden Bewertungskriterien der CAE-Simulationen sind jeweils unterschiedlich:

CAE-Simulation im Druckguss

Füllgeschwindigkeit50–100 m/s (Innenanguss)

Füllzeit0,01–0,2 s

KernanalyseHochgeschwindigkeits-Luftstrom + Wärmeausgleich

Empfohlene SoftwareFlow-3D / MAGMASOFT

Entscheidende KriterienVolumenanteil der Restgase

Anforderungen an das RasterDünnwandige Bereiche ≥ 3 Schichten

Die zentrale Herausforderung beim CAE im Druckguss liegt darin, dassHochgeschwindigkeits-Turbulenz-FüllverfahrenGenaue Simulation. Schwerpunkte der Simulation: ① Füllreihenfolge – Sicherstellung einer synchronen Befüllung aller Angussstellen, um lokale vorzeitige Erstarrung und damit Kaltstellen zu vermeiden; ② Luftverfolgung – Quantitative Analyse der Gasabflusswege im Formhohlraum zur Bewertung der Wirksamkeit von Überlauf- und Entlüftungskanälen; ③ Thermisches Gleichgewicht der Form – Simulation der Temperaturverteilung in der Form nach kontinuierlicher Produktion (15–30 Formzyklen), Optimierung der Kühlkanalparameter und Stabilisierung der Formtemperatur innerhalb des Prozessfensters von 180–220 °C.

CAE-Simulation im Niederdruckgussverfahren

Füllgeschwindigkeit0,05 bis 0,5 m/s

Ladedruck0,02 bis 0,08 MPa

KernanalyseSequentielle Erstarrung + Schrumpfausgleichseffizienz

Empfohlene SoftwareProCAST / MAGMASOFT

Entscheidende KriterienNiyama-Richtlinie / Festphasenanteilsgradient

Anforderungen an das RasterVerdichtung des Anguss-Nachfüllbereichs

Der Kern des CAE im Niederdruckguss liegt inSequentielles Erstarren und DruckausgleichKopplungsanalyse. Schwerpunkte der Simulation: ① Entwicklung des Temperaturfeldes – Simulation der Temperaturverteilung im Aufsteigrohr und am Anguss, um sicherzustellen, dass die Ausgleichskanäle während des gesamten Erstarrungsprozesses frei bleiben; ② Vorhersage von Schrumpfhohlräumen und -porosität – Quantifizierung der Neigung zur Porositätsbildung anhand der Niyama-Richtlinie (Grenzwert < 0,8–1,0 √K·s/mm) sowie Optimierung des Nachdruckdrucks (0,1–0,3 MPa) und der Nachdruckzeit; ③ Gleichmäßigkeit der Formfüllung – Regelung der Geschwindigkeit der Schmelzefront auf ≤ 0,5 m/s, um das Einziehen von Oxidschichten durch Turbulenzen an der freien Oberfläche zu vermeiden.

Schwerkraftguss – CAE-Simulation

LadeenergiePotenzielle Energie der Schwerkraft

Gießtemperatur680–750 °C (A356)

KernanalyseGießsystem + Effizienz der Angusskanäle

Empfohlene SoftwareAnyCasting / ProCAST

Entscheidende KriterienErstarrungsreihenfolge + effektive Entfernung des Angusses

Anforderungen an das RasterLokale Verdichtung am Angusshals

Der Schwerpunkt des CAE im Schwerkraftguss liegt aufGeometrische Parameter des Gießsystemszusammen mitEffizienz der Schrumpfausgleichsmaßnahmen am AngussOptimierung. Schwerpunkte der Simulation: ① Strömungsverhalten des Gießsystems – Simulation der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in den Quer- und Längskanälen, Vermeidung von Turbulenzen und Lufteinschlüssen sowie Gewährleistung einer gleichmäßigen Formfüllung; ② Schrumpfausgleich durch Anguss – Überprüfung anhand einer Erstarrungssimulation, ob Position und Abmessungen des Angusses alle Warmstellen abdecken, sowie Berechnung der effektiven Schrumpfausgleichsstrecke des Angusses (in der Regel das 3- bis 5-fache der Wandstärke); ③ Gasentwicklung im Sandkern – Bei Harzsandkernen müssen die Auswirkungen der Gasentwicklung auf die Formfüllung und die Erstarrung berücksichtigt und die Entlüftungskanäle optimiert werden.

CAE-Simulations-Software-Toolchain

Je nach Gussverfahren und Analyseanforderungen setzt He Xin verschiedene spezialisierte CAE-Simulationsprogramme ein, die sich in ihren Schwerpunkten ergänzen:

Name der Software	Zentrale Stärken	Anwendbare Verfahren	Besondere Funktionen	Gittertyp
MAGMASOFT	Hohe Genauigkeit bei der Erstarrungs- und Spannungsanalyse, präzise Simulation des Temperaturfeldes in der Form	Druckguss, Niederdruckguss, Schwerkraftguss	Analyse des thermischen Gleichgewichts über mehrere Zyklen, Vorhersage der Mikrostruktur	FDM – Finite-Differenzen-Verfahren
ProCAST	Starke Kopplungsfähigkeiten zwischen verschiedenen physikalischen Feldern, präzise Berechnung der Strahlungswärmeübertragung	Niederdruck, Schwerkraft (einschließlich Sandformen)	Vorhersage von Heißrissen, Simulation der Kornstruktur, Kompensation von Rückverformungen	FEM – Finite-Elemente-Methode
Flow-3D	Höchste Genauigkeit bei der Verfolgung freier Oberflächen, führend bei der Simulation des Hochgeschwindigkeits-Formfüllvorgangs	Druckguss	TruVOF-Verfahren, quantitative Analyse des Volumenstroms, Verfolgung der Oxidationsschicht	FVM + FAVOR
AnyCasting	Einfache Bedienung, schnelle Berechnung, geeignet für schnelle Iterationen	Schwerkraft, Unterdruck	Assistent zur Angussoptimierung, paralleler Vergleich mehrerer Varianten	FDM – Finite-Differenzen-Verfahren

Standardablauf für die CAE-Simulationsanalyse

Die CAE-Simulationen von He Xin erfolgen nach standardisiertenFünf-Schritte-Analyseprozess, um die Reproduzierbarkeit der Simulationsergebnisse und deren Nutzen für die technische Planung sicherzustellen:

Geometrische Vorverarbeitung

Importieren Sie die 3D-Modelle der Gussteile und Formen, extrahieren Sie die Fluid- und Festkörperbereiche des Angusssystems, der Gussteile und der Formen, führen Sie eine Netzunterteilung durch (bei dünnwandigen Bauteilen ist eine Netzdichte von ≥3 Schichten sicherzustellen) und legen Sie den Wärmeübergangskoeffizienten an der Grenzfläche fest (Gussteil–Form: 500–2000 W/m²·K).

Materialien und Randbedingungen

Wählen Sie die Aluminiumlegierungssorte (A356 / A380 / ZL101 usw.) aus, legen Sie die thermophysikalischen Parameter fest (Temperatur der Flüssigphasengrenze, Temperatur der Festphasengrenze, Latentwärme, Viskositätskurve) und konfigurieren Sie die Gießtemperatur, die Vorheiztemperatur der Form sowie die Füllgeschwindigkeit und die Druckkurve.

Berechnung

Starten Sie den Multiphysik-Kopplungslöser und berechnen Sie nacheinander die Strömung während des Füllvorgangs, das Temperaturfeld und den Erstarrungsprozess. Typische Rechenzeit: Analyse des Füllvorgangs beim Druckguss 2 bis 4 Stunden, Analyse der Erstarrung beim Niederdruckguss 4 bis 8 Stunden (abhängig von der Anzahl der Gitterzellen und der Hardwarekonfiguration).

Nachbearbeitung der Ergebnisse

Visualisierung der Füllreihenfolge, des Temperaturfeldes, der Verteilung des Festphasenanteils, der Positionen von Hohlräumen und Porositäten, des Volumenanteils der eingeschlossenen Gase sowie der Spannungsverteilung. Extraktion der Werte der wichtigsten Beurteilungskriterien (Niyama-Zahl, Volumenanteil der Restgase, Index der Anfälligkeit für thermische Risse) und Erstellung eines Berichts zur Vorhersage von Defekten.

Iterative Prozessoptimierung

Die Parameter des Gießsystems (Fläche des inneren Angusses, Position der Überlaufrinne), die Kühlparameter (Durchflussmenge der Kühlkanäle, Wassertemperatur) oder die Prozessparameter (Gießtemperatur, Füllgeschwindigkeit) werden auf der Grundlage der Simulationsergebnisse angepasst; anschließend wird eine erneute Simulation zur Überprüfung durchgeführt, bis die Fehlerprognose den Qualitätsanforderungen entspricht.

Wichtige Simulationsparameter und Randbedingungen

Die Genauigkeit der CAE-Simulation hängt in hohem Maße ab vonDie Angemessenheit der Festlegung der Randbedingungen. Im Folgenden sind die von He Xin auf der Grundlage tatsächlicher Produktionsdaten kalibrierten Schlüsselparameter für die Simulation aufgeführt, die sicherstellen, dass die Abweichungen zwischen den Simulationsergebnissen und den Ergebnissen der physischen Formversuche innerhalb eines akzeptablen Bereichs bleiben:

Parameterkategorien	Parametername	Typische Werte / Bereich	Auswirkungen auf die Simulationsgenauigkeit
Thermische Eigenschaften	A356 Temperatur der Flüssigphase	615 °C	Einfluss auf die Bestimmung des Gerinnungsbeginns
Thermische Eigenschaften	A356 Temperatur der Festphasenlinie	555 °C	Einfluss auf den Endpunkt der Erstarrung und die Schließzeit des Schrumpfkanals
Thermische Eigenschaften	Latente Schmelzwärme (A356)	389 kJ/kg	Einfluss auf die Erstarrungszeit und die Berechnung des Temperaturfeldes
Benutzeroberfläche	Wärmeübergangskoeffizient zwischen Gussstück und Form	500–2000 W/m²·K	direkter Einfluss auf die Abkühlgeschwindigkeit und die Erstarrungsreihenfolge
Benutzeroberfläche	Formwerkzeug – Wärmeübergangskoeffizient des Kühlwassers	3000–8000 W/m²·K	Einfluss auf das thermische Gleichgewicht der Form
Kunsthandwerk	Gießtemperatur (A356)	700–740 °C	Einfluss auf die Füllfähigkeit und die Erstarrungszeit
Kunsthandwerk	Vorheiztemperatur der Form	180–250 °C (Druckguss) / 150–200 °C (Niederdruck)	Einfluss auf die Füllvollständigkeit und die Erstarrungsgeschwindigkeit
Kunsthandwerk	Füllgeschwindigkeit beim Druckguss	50–100 m/s (Innenanguss)	Einfluss auf das Luftvolumen und die Oberflächenqualität
Kunsthandwerk	Niederdruck-Haltedruck	0,1 bis 0,3 MPa	Einfluss auf die Effizienz der Schrumpfungskompensation und die Neigung zur Schrumpfung
Kriterium	Niyama-Schwellenwert	< 0,8–1,0 √K·s/mm	Schwellenwert für die Beurteilung von Schrumpfung; unterhalb dieses Wertes besteht ein Schrumpfungsrisiko
Kriterium	Volumenanteil der Restgase	< 2% (Sicherheitskomponente)	Quantitative Kennzahlen für Porenfehler
Kriterium	Index für die Empfindlichkeit gegenüber thermischer Rissbildung (HCS)	< 1,0 (geringes Risiko)	Schwellenwerte für die Bewertung des Risikos thermischer Rissbildung

Häufig gestellte Fragen zur CAE-Simulationstechnik

F: Wie groß ist die Abweichung zwischen den CAE-Simulationsergebnissen und den Ergebnissen der tatsächlichen Formversuche? Sind sie zuverlässig?

Die praktischen Erfahrungen von He Xin zeigen, dass bei angemessener Festlegung der Randbedingungen (die Wärmeübergangskoeffizienten an den Grenzflächen wurden anhand von Produktionsdaten kalibriert) die Vorhersagegenauigkeit von CAE-Simulationen hinsichtlich der Position von Schrumpfhohlräumen und -porositäten bei über 85% und die Vorhersagegenauigkeit für Füllfehler (Kaltstellen, Unterfüllung) bei über 90% liegt. Die Hauptursachen für Abweichungen liegen in folgenden Punkten: ① Der Wärmeübergangskoeffizient an der Grenzfläche ändert sich dynamisch in Abhängigkeit von der Formtemperatur und dem Zustand der Beschichtung, während in der Simulation üblicherweise ein konstanter Wert angenommen wird; ② Die tatsächliche Viskosität der Aluminiumschmelze weicht aufgrund des Gasgehalts und der Oxid-Einschlüsse vom theoretischen Wert ab; ③ Betriebsschwankungen in der Produktion (Gießtemperatur ±10 °C, Gleichmäßigkeit der Formvorwärmung) lassen sich in der Simulation nur schwer vollständig nachbilden. Daher verfolgt He Xin die Strategie "Simulation als Orientierungshilfe, Testguss zur Bestätigung der Grenzwerte" – die Simulation dient der Auswahl von Lösungsansätzen und der Optimierung der Konstruktionsrichtung, während der Testguss der abschließenden Verifizierung und der Feinabstimmung der Prozessparameter dient.

F: Können mit CAE-Simulationen Poren in Druckgussteilen vorhergesagt werden? Warum zeigt die Simulation keine Poren an, obwohl in der Realität doch welche vorhanden sind?

Die CAE-Simulation von Poren im Druckguss birgt inhärente Herausforderungen: Die Füllgeschwindigkeit beim Druckguss beträgt bis zu 50–100 m/s, und der Gasausstoß aus der Form ist mit komplexen Turbulenzen und Zerstäubungsvorgängen verbunden. Die Simulation weist in folgenden Bereichen Einschränkungen auf: ① Unzureichende Gitterauflösung: In dünnwandigen Bereichen (1–3 mm) ist die Anzahl der Gitterzellen durch die verfügbaren Rechenressourcen begrenzt, sodass es schwierig ist, den Entstehungsprozess von Poren im Mikrometerbereich zu analysieren; ② Verdampfung des Trennmittels: Die Gasmenge, die entsteht, wenn das Trennmittel beim Kontakt mit der heißen Aluminiumschmelze augenblicklich verdampft, lässt sich nur schwer genau quantifizieren; ③ Simulation des Vakuumgrads: Da sich der Vakuumgrad in der Form beim Vakuumdruckguss dynamisch ändert, ist es schwierig, die Randbedingungen für die Simulation präzise festzulegen. Daher wird die CAE-Simulation für den Druckguss von He Xin hauptsächlich zur Bewertung verwendetVerteilungstendenzen und relativer Schweregrad der Porenbildung(in welchem Bereich mehr Poren vorhanden sind) und nicht die genaue Vorhersage der Position und Größe einzelner Poren. Die endgültige Porenkontrolle muss weiterhin in Verbindung mit der Inbetriebnahme des Vakuumsystems und der Optimierung der Prozessparameter erfolgen.

F: Wie lange dauert eine vollständige CAE-Simulationsanalyse? Wie hoch sind die Kosten?

Die Simulationsdauer hängt von der Komplexität des Gussteils und der Tiefe der Analyse ab: ① Für einfache Bauteile (z. B. Halterungen, Gehäuse) mit Füll- und Erstarrungsanalyse: Vorbearbeitung 1–2 Tage + Berechnung 4–8 Stunden + Nachbearbeitung 0,5 Tage, insgesamt ca. 2–3 Arbeitstage; ② Vollständige Analyse komplexer Bauteile (z. B. Zylinderköpfe, Verteiler) (Füllung + Erstarrung + Spannungsanalyse + Lufteinschluss): Vorverarbeitung 2–3 Tage + Berechnung 12–24 Stunden + Nachbearbeitung 1 Tag, insgesamt ca. 4–5 Arbeitstage. Die CAE-Simulation von He Xin ist Teil der Dienstleistungen im Bereich Werkzeugkonstruktion,Es fallen keine gesonderten Gebühren an——Die Kosten für die Simulationsanalyse sind bereits in den Kosten für die Konstruktion und Entwicklung der Form enthalten. Der Kunde erhält bereits in der Entwicklungsphase der Form einen vollständigen Simulationsanalysebericht, ohne dass ihm zusätzliche Simulationskosten entstehen.

F: Wie komplexe Gussteile kann He Xin mit seinen Simulationsfähigkeiten abdecken? Gibt es etwas, das nicht möglich ist?

Die derzeitigen CAE-Simulationskapazitäten von He Xin decken folgende Bereiche ab:Stückgewicht 0,05–50 kgAluminiumlegierungsgussteile, darunter gängige Produkttypen wie Strukturteile, Gehäuseteile, Radnaben und Verteiler. In den folgenden Szenarien bestehen Simulationsgrenzen: ① Ultradünnwandige Teile (Wandstärke < 0,8 mm) – Die Gitterauflösung ist unzureichend, wodurch die Genauigkeit der Vorhersage des Füllverhaltens abnimmt; es wird empfohlen, dies durch Versuche mit realen Formen zu verifizieren; ② Verbundguss mit mehreren Einlegeteilen – Das Verhalten an der Grenzfläche zwischen Einlegeteilen und Aluminiumschmelze (z. B. Umhüllungsgrad, Haftfestigkeit an der Grenzfläche) lässt sich durch herkömmliche CAE-Simulationen nur schwer genau bewerten; ③ Halbfestguss (rheologischer Guss/thixotroper Guss) – Das nicht-newtonsche Fließverhalten von halbfesten Gussmassen erfordert spezielle Rheologiemodelle, die Hexin derzeit nicht abdeckt. Falls Ihr Produkt unter einen der oben genannten Sonderfälle fällt, empfehlen wir eine frühzeitige Rücksprache. Hexin kann dann prüfen, ob eine ergänzende Verifizierung durch externe Kooperationen oder spezielle Tests möglich ist.

Benötigen Sie Unterstützung bei der CAE-Simulationsanalyse im Bereich Gusstechnik?

Senden Sie uns Ihre Produktzeichnungen und Prozessanforderungen zu. Die Ingenieure von Hexin führen bereits in der Phase der Werkzeugkonstruktion eine CAE-Simulationsanalyse durch und erstellen einen detaillierten Bericht zur Fehlerprognose sowie Empfehlungen zur Prozessoptimierung – die Kosten für die Simulation sind bereits in den Dienstleistungen zur Werkzeugentwicklung enthalten und werden nicht gesondert in Rechnung gestellt.

Zeichnungen senden, um einen Simulationsanalyseplan zu erhalten →