CAE voor matrijsstroming (vloeistofsimulatietechnologie) giettoepassingen

Tegenwoordig, met de ontwikkeling van computer software, kunstmatige intelligentie, de nauwkeurigheid en geloofwaardigheid van simulatie analyse software, de toepassing van mal flow analyse software in de gieterij-industrie is meer en meer gemeengoed. cae simulatie technologie wordt veel gebruikt in de ontwikkeling van het gieten van mallen en de productie van producten. Dankzij doorbraken op het gebied van numerieke computertheorie en parallelle GPU-technologie, is het moderne gietproces het tijdperk binnengetreden van digitale simulatie en fysieke experimenten met dubbele aandrijving. Dit artikel is gebaseerd op het werk van de auteur in hoge druk/lage druk/ gravitatiegieten Met 23 jaar engineeringervaring op dit gebied, gecombineerd met typische procesgevallen, biedt het een diepgaande analyse van de belangrijkste punten van de toepassing van CAE-technologie voor matrijzenstromen bij daadwerkelijke productie.

Principes van simulatietechnologie voor gieten en technische randvoorwaarden

Het gietproces is in wezen een niet-stationair warmte- en massaoverdrachtsproces van gesmolten metaal onder complexe beperkingen, en de numerieke simulatie ervan vereist de opstelling van een driedimensionaal gekoppeld model met de Navier-Stokes vergelijkingen, de energiebehoudsvergelijking en de stollingsfaseovergangsvergelijking. In het bijzonder moeten de volgende belangrijke parameters in de engineeringpraktijk worden benadrukt:
Interface warmteoverdrachtscoëfficiënt: gemeten gegevens en software standaardwaarde afwijking tot 40%, noodzaak om de warmtestroomsonde te gebruiken voor kalibratie ter plaatse
Reologische eigenschappen van smelt: Spuitgieten aluminium Significant niet-Newtoniaanse vloeistofeigenschappen in de vulfase met hoge snelheid
Compensatie voor stollingskrimp: dynamische iteratieve berekeningen in combinatie met databases van thermofysische eigenschappen van legeringen zijn nodig

Algemene CAE-software voor gietsimulatie

Matrijsstroming CAE-technologie is een vloeistofsimulatietechniek gebaseerd op computertechnologie, die wiskundige modellen en algoritmen gebruikt om vloeistofstroming te simuleren en te analyseren. Op het gebied van gieten kan CAE-technologie voor matrijsstroming het oplaad- en stolproces van metaalvloeistoffen in matrijzen simuleren, inclusief stroomsnelheid, drukverdeling, temperatuurveldveranderingen, enz. om ingenieurs te helpen het gietproces beter te begrijpen en te beheersen.

Magmasoft

MAGMASOFT software is een cae-simulatiesoftware van een Duits bedrijf dat gespecialiseerd is in de gieterij-industrie. De software kan de juiste gieten Uitgebreide simulatie en analyse van het vullen van matrijzen, stollen, koelen, warmtebehandeling, spanning en rek. De simulatietechnologie van de software maakt het complexe gietproces digitaal en gevisualiseerd. Tegelijkertijd is de rekensnelheid sneller, bijna een werkdag. Er is geen probleem met dunwandige onderdelen (FLOW3D hoofdpijn voor dunwandige producten), de warmtekrimpresultaten van de software zijn nauwkeurig, maar de software flow is niet zo goed als flow3d en procast.

Typische toepassingen: fusees voor auto's gieten onder lage druk Procesoptimalisatie
Voordeel: Unieke "dual grid" technologie zorgt voor een effectieve balans in rekenefficiëntie (3 miljoen rasters in 8 uur).
Beperkingen: afwijkingen in de stroomvoorspelling voor complexe gietsystemen moeten handmatig worden gecorrigeerd.

Flow3d

FLOW3D is ontwikkeld in de Verenigde Staten en wordt veel gebruikt. Het is een universele software die veel gebruikt wordt in de ruimtevaartindustrie, metaalgieten, coatings, consumentenproducten, micro-inkjetkoppen, scheepvaart, MEMS, hydraulica, etc. FLOW3D wordt gebruikt in de spuitgietsector met zeer hoge nauwkeurigheid, met redelijke parameterinstellingen, en de stromingsnauwkeurigheid kan meer dan 90% bereiken. FLOW3D maakt gebruik van een zeer belangrijke stromingsdynamische methode, zoals verbeterde stabiliteit en de unieke VOF-technologie (free surface tracking), waardoor de resultaten realistischer zijn en meer lijken op het spuitgietproces. vrije oppervlak tracking (VOF) technologie, waardoor de resultaten realistischer zijn en meer lijken op het spuitgietproces. FLOW3D is eenvoudig te bedienen, met weinig interfaces en procedures, wat een goede eigenschap is. Het enige nadeel is dat de rekentijd langer is, meestal een dag tot drie dagen. Als het product erg groot is (500 mm*400 mm*300 mm), duurt de berekening bijna vier dagen. En de vereisten voor meshverwerking zijn ook hoger. Vergeleken met de Koreaanse software anycasting, vindt iedereen dat de stroombelichaming meer op elkaar lijkt. Maar de nauwkeurigheid van de details is veel hoger dan bij anycasting.

Validatie van een casus: een ruimtevaartuig titanium legering gegoten gerolde lucht defect voorspelling nauwkeurigheid van 93%
Voordeel van VOF-algoritme: volgfout vrij oppervlak <0,2 mm voor dunwandige onderdelen
Berekende kosten: een nieuwe motorbehuizing voor een energievoertuig (620 × 480 × 320 mm) simulatietijd van het volledige proces 98 uur

Procast

De simulatiesoftware voor gietprocessen is ontwikkeld door het Amerikaanse bedrijf Procast Software UES (UNIVERSALENERGY SYSTEM). Er zijn veel modules en het is snel, maar de meshing is een beetje anti-menselijk, de parameters zijn uitgebreider en er zijn veel mensen nodig om ze in te voeren. Vergeleken met andere CAE-gietsimulatie- en analysesoftware is het besturen van een handgeschakelde versnellingsbak een automatisme. Op het gebied van stroming en warmtekrimp zijn de simulatieresultaten van de software relatief nauwkeurig, parameterinstellingen in lijn met de werkelijkheid kunnen worden bereikt wanneer de nauwkeurigheid van 90% of meer. Zelfs hoger.

Anycasting

Anycasting is een nieuwe generatie van geavanceerde gietende simulatiesoftware gebaseerd op het Windows besturingsplatform, speciaal ontwikkeld voor verschillende gietende processimulatie. Na jaren van iteratief upgraden heeft de software een krachtige Real Flow solver en driedimensionale verwerkingstechnologie die een verscheidenheid aan gietprocessen kan simuleren, waaronder spuitgieten, lagedrukgieten, zandgieten, enz. om gebruikers efficiënte, nauwkeurige en realistische analyseresultaten voor gietsimulatie te bieden.

Huaji CAE

Huacasting CAE is een geïntegreerd softwaresysteem, gevestigd in de Huazhong Universiteit voor Wetenschap en Technologie, na meer dan 30 jaar onderzoek en ontwikkeling, en voortdurend verbeterd en geperfectioneerd in de langetermijnproductiepraktijk. Het neemt de numerieke simulatietechnologie van het laden en stollen van gietstukken als kern, voert procesanalyse en kwaliteitsvoorspelling van het gietvormproces uit en helpt de vakmensen om de procesoptimalisatie van het gieten te voltooien. De software simuleert het laad- en stolproces van gietstukken op de computer en voorspelt de defecten die kunnen optreden tijdens het gietproces, zoals luchtrollen, slakinsluiting, zandspoeling, ondergieten, koude ontmenging, krimp, krimpen en loslaten.

Localisatievoordeel: Zandgietproceskit die 90% binnenlandse gieterijbehoeften dekt
Gemeten gegevens: correlatie tussen voorspelling van krimp en industriële CT-resultaten R²=0,87
Update: GPU-versnellingsmodule verhoogt de rekenefficiëntie met 400%

Typische technische toepassingsscenario's en waardekwantificering

Optimalisatie van het gietsysteem

In een hogedrukgietproject van een motorblok werd door middel van Flow3D-simulatie vastgesteld dat er een probleem was met metaal-vloeistof botsingen in de traditionele ventilatorpoort. Na optimalisatie naar een trapsgewijs gietsysteem:
Aantal defecte rolgassen teruggebracht van 121 TP3T naar 2,31 TP3T
Schimmellevensduurverlenging 30%

Controle van stolproces

Stolsimulatie van spoorweggietstukken met Magmasoft door de lay-out van het koude ijzer aan te passen:
Procesrendement verhoogd van 68% naar 82%
Het slagingspercentage voor radiografische inspectie steeg met 18 procentpunten

Micro-organisatorische voorspelling

Succesvolle voorspelling van de korrelgrootteverdeling van een aluminiumlegering wiel gebaseerd op de secundaire ontwikkelingsmodule van Procast:
Fout tussen gemeten en voorspelde waarden < 1,5 niveaus
Optimalisatie warmtebehandelingsproces bespaart energie 22%

Technologische ontwikkelingsgrenzen en technische aanbevelingen

Multi-fysische veld koppeling: de dringende noodzaak om door te breken de real-time koppeling algoritme van stromingsveld-spanningsveld-microstructuur
Digital twin-toepassing: bedrijven wordt geadviseerd een closed-loop validatiesysteem op te zetten van procesparameters - simulatieresultaten - inspectiegegevens
Binnenlandse software doorbraak: China gieten CAE op het gebied van zand gieten heeft bereikt de internationale geavanceerde niveau, wordt aanbevolen om prioriteit te geven aan overwegen