Kalıp akışı CAE (akışkan simülasyon teknolojisi) döküm uygulamaları

Günümüzde, bilgisayar yazılımının, yapay zekanın, simülasyon analiz yazılımının doğruluğunun ve güvenilirliğinin gelişmesiyle birlikte, döküm endüstrisinde kalıp akış analiz yazılımının uygulanması giderek daha yaygın hale gelmektedir. cae simülasyon teknolojisi, döküm kalıplarının geliştirilmesinde ve ürün üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sayısal hesaplama teorisi ve GPU paralel teknoloji atılımları, modern döküm süreci dijital simülasyon ve fiziksel deney çift tekerlekten çekiş çağına girmiştir. Bu makale, yazarın yüksek basınçlı / düşük basınçlı / gravite döküm alanındaki 23 yıllık mühendislik deneyimine, tipik proses vakaları ile birlikte, kilit noktaların uygulanmasının gerçek üretiminde kalıp akışı CAE teknolojisinin derinlemesine analizine dayanmaktadır.

Döküm simülasyon teknolojisinin prensipleri ve mühendislik sınır koşulları

Döküm süreci esasen karmaşık kısıtlamalar altında erimiş metalin durağan olmayan bir ısı ve kütle aktarım sürecidir ve sayısal simülasyonu Navier-Stokes denklemlerini, enerji korunumu denklemini ve katılaşma fazı geçiş denklemini içeren üç boyutlu bir birleşik modelin kurulmasını gerektirir. Mühendislik uygulamalarında özellikle aşağıdaki anahtar parametreler vurgulanmalıdır:
Arayüz ısı transfer katsayısı: ölçülen veriler ve yazılım varsayılan değeri 40%'ye kadar sapma, yerinde kalibrasyon için ısı akış probunun kullanılması gerekir
Eriyik reolojisi: Basınçlı döküm alüminyum alaşımları, yüksek hızlı dolum aşamasında önemli Newtonyen olmayan akışkan özellikleri sergiler.
Katılaşma büzülmesinin telafisi: alaşım termofiziksel özellik veri tabanları ile birlikte dinamik iteratif hesaplamalar gereklidir

Döküm simülasyonu CAE ana akım yazılımı

Kalıp akışı CAE teknolojisi, akışkan akışını simüle etmek ve analiz etmek için matematiksel modeller ve algoritmalar kullanan, bilgisayar teknolojisine dayalı bir akışkan simülasyon tekniğidir. Döküm alanında, kalıp akışı CAE teknolojisi, mühendislerin döküm sürecini daha iyi anlamalarına ve kontrol etmelerine yardımcı olmak için akış hızı, basınç dağılımı, sıcaklık alanı değişiklikleri vb. dahil olmak üzere kalıplardaki metalik sıvıların şarj ve katılaşma sürecini simüle edebilir.

Magmasoft

MAGMASOFT yazılımı, döküm endüstrisinde uzmanlaşmış bir Alman şirketi tarafından açılan bir cae simülasyon yazılımıdır. Bu yazılım, doğru döküm Kalıp doldurma, katılaştırma, soğutma, ısıl işlem, gerilim ve gerinimin kapsamlı simülasyonu ve analizi. Yazılımın simülasyon teknolojisi, karmaşık döküm sürecini dijital ve görsel hale getirerek kurucular tarafından daha kolay gözlemlenmesini ve anlaşılmasını sağlar. Aynı zamanda, hesaplama hızı daha hızlıdır, neredeyse bir iş günüdür. İnce duvarlı parçalarda sorun yoktur (ince duvarlı ürünler için FLOW3D baş ağrısı), yazılım ısıl büzülme sonuçları doğrudur, ancak yazılım akışı flow3d ve procast kadar iyi değildir.

Tipik uygulamalar: Otomotiv direksiyon mafsalları Düşük basınçlı döküm Proses optimizasyonu
Avantaj: Benzersiz "çift ızgara" teknolojisi, hesaplama verimliliğini etkili bir şekilde dengeler (8 saatte 3 milyon ızgara).
Sınırlamalar: Karmaşık döküm sistemleri için akış tahminindeki sapmaların manuel olarak düzeltilmesi gerekir.

Flow3d

FLOW3D Amerika Birleşik Devletleri'nde geliştirilmiştir ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Havacılık ve uzay endüstrisi, metal döküm, kaplamalar, tüketici ürünleri, mikro mürekkep püskürtmeli kafalar, nakliye, MEMS, hidrolik vb. alanlarda yaygın olarak kullanılan genel amaçlı bir yazılımdır. FLOW3D, makul parametre ayarlarıyla çok yüksek doğrulukla kalıp dökümünde kullanılır ve akış doğruluğu 90%'den fazlasına ulaşabilir. FLOW3D, gelişmiş kararlılık ve benzersiz akışkanlar dinamiği gibi çok önemli bir akışkanlar dinamiği yöntemi kullanır. serbest yüzey izleme (VOF) teknolojisi, sonuçları daha gerçekçi ve kalıp döküm sürecine daha benzer hale getirir. FLOW3D'nin kullanımı kolaydır, az sayıda arayüz ve prosedür içerir, bu da iyi bir özelliktir. Tek dezavantajı, hesaplama süresinin daha uzun, genellikle bir gün ila üç gün arasında olmasıdır. Ürün çok büyükse (500mm*400mm*300mm), hesaplama yaklaşık dört gün sürecektir. Ve ağ işleme gereksinimi de daha yüksektir. Kore yazılımı anycasting ile karşılaştırıldığında, herkes akış düzenlemesinin daha benzer olduğunu düşünüyor. Ancak ayrıntıların doğruluğu anycasting'den çok daha yüksektir.

Vaka doğrulaması: 93%'nin bir uzay aracı titanyum alaşımı döküm haddelenmiş hava kusur tahmin doğruluğu
VOF algoritmasının avantajı: ince duvarlı parçalar için serbest yüzey izleme hatası <0,2 mm
Hesaplanan maliyet: yeni bir enerji aracı motor kasası (620 × 480 × 320mm) tam işlem simülasyon süresi 98 saat

Procast

Amerikan şirketi Procast Software UES (UNIVERSALENERGY SYSTEM) tarafından geliştirilen döküm süreci simülasyon yazılımı. Çok sayıda modül var ve hızlı, ancak meshleme biraz insan karşıtı, parametreler daha kapsamlı ve bunları girmek için çok sayıda insan gerektiriyor. Diğer CAE döküm simülasyon ve analiz yazılımlarıyla karşılaştırıldığında, manuel şanzıman kullanmak daha otomatiktir. Akış ve ısı büzülmesi açısından, yazılım simülasyon sonuçları nispeten doğrudur, gerçeğe uygun parametre ayarları 90% veya daha fazla doğrulukta elde edilebilir. Daha da yüksek.

Anycasting

Anycasting, çeşitli döküm işlemi simülasyon sistemi için özel olarak geliştirilmiş, Windows işletim platformuna dayalı yeni nesil gelişmiş bir döküm simülasyon yazılım sistemidir. Yıllar süren yinelemeli yükseltmeden sonra, yazılım güçlü bir Gerçek Akış çözücüsüne sahiptir ve üç boyutlu işleme teknolojisi, kullanıcılara verimli, doğru ve gerçekçi döküm simülasyonu analiz sonuçları sağlamak için kalıp döküm, düşük basınçlı döküm, kum döküm vb. dahil olmak üzere çeşitli döküm işlemlerini simüle edebilir.

Huaji CAE

Huacasting CAE, 30 yılı aşkın araştırma ve geliştirmeden sonra Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde bulunan ve uzun vadeli üretim uygulamalarında sürekli olarak iyileştirilen ve mükemmelleştirilen entegre bir yazılım sistemidir. Döküm şarj ve katılaştırma sürecinin sayısal simülasyon teknolojisini temel alarak, döküm kalıplama sürecinin süreç analizini ve kalite tahminini gerçekleştirir ve ustaların döküm süreç optimizasyonunu tamamlamalarına yardımcı olur. Yazılım, dökümlerin şarj ve katılaşma sürecini bilgisayarda simüle eder ve döküm sürecinde meydana gelebilecek hava rulosu, cüruf sıkışması, kum yıkama, alt dökme, soğuk ayrışma, büzülme, büzülme ve gevşeme gibi kusurları tahmin eder.

Yerelleştirme Avantajı: 90% yerli dökümhane ihtiyaçlarını kapsayan kum döküm proses kiti
Ölçülen veriler: büzülme tahmini ile endüstriyel BT sonuçları arasındaki korelasyon R²=0,87
Güncelleme: GPU Hızlandırma Modülü Hesaplama Verimliliğini 400% Artırıyor

Tipik mühendislik uygulama senaryoları ve değer belirleme

Döküm sisteminin optimizasyonu

Bir motor bloğunun yüksek basınçlı döküm projesinde, Flow3D simülasyonu aracılığıyla geleneksel fan kapısında metal-sıvı çarpışması sorunu olduğu tespit edildi. Kademeli bir dökme sistemi için optimizasyon yapıldıktan sonra:
Rulo gaz kusur oranı 121 TP3T'den 2,31 TP3T'ye düşürüldü
Kalıp Ömrü Uzatma 30%

Katılaşma süreci kontrolü

Soğuk demir düzenini ayarlayarak Magmasoft kullanarak demiryolu dökümlerinin katılaşma simülasyonu:
Proses verimi 68%'den 82%'ye yükseldi
Radyografik muayene geçiş oranı yüzde 18 puan arttı

Mikro-örgütsel öngörü

Procast'in ikincil geliştirme modülüne dayalı olarak alüminyum alaşımlı bir jantın tane boyutu dağılımının başarılı bir şekilde tahmin edilmesi:
Ölçülen ve tahmin edilen değerler arasındaki hata < 1,5 seviye
Isıl işlem prosesi optimizasyonu enerji tasarrufu sağlar 22%

Teknoloji Geliştirme Sınırları ve Mühendislik Önerileri

Çoklu fiziksel alan kuplajı: akış alanı-stres alanı-mikroyapının gerçek zamanlı kuplaj algoritmasını kırmak için acil ihtiyaç
Dijital ikiz uygulaması: Şirketlere süreç parametreleri - simülasyon sonuçları - denetim verileri için kapalı döngü bir doğrulama sistemi kurmaları tavsiye edilir
Yerli yazılım atılımı: Kum döküm alanında Çin döküm CAE'si uluslararası ileri seviyeye ulaşmıştır, dikkate alınmasına öncelik verilmesi önerilir