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FLOW-3D Cast 模块介绍(一)

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FLOW-3D CAST是完整的流场和热力学场的全方位铸造解决方案。通过与金属铸造行业的客户合作,在铸件和铸造工艺的优化过程中将铸造工艺知识与仿真优势相结合。秉持铸造卓越的承诺,我们与我们的客户积极合作,将不断深化的仿真技术融入其生产经营中。

FLOW-3D CAST的产品和服务包括了完整的铸造工艺模块和强大的技术服务团队。今天,产品已经被广泛应用于金属铸造行业,尤其是在汽车和重工业领域的铸件设计和优化中起到了举足轻重的作用。FLOW-3D CAST提供了各种学习途径,比如定期的培训计划、线.上/线下的研讨会和相关的铸造展览会,为用户以及想了解和学习的人们提供专业的持续教育。

FLOW-3D CAST 2023R2拥有11个铸造工艺模块

高压铸造(液态和半固态)倾转铸造(砂型和金属型)离心铸造(立式和卧式)、连续铸造(连续和半连续)、消失模铸造(黑色和有色)、精密铸造、低压砂型铸造、低压金属型铸造、重力金属型铸造、砂型铸造(黑色和有色)、制芯工艺(冷芯盒/热芯盒/无机砂芯)。

高压铸造

高压铸造工艺(HPDC)对铸造仿真提出许多苛刻地挑战。FLOW-3D CAST具有几个重要的特征,显著的改善模具填充分析的准确性,让用户能够严苛地分析填充过程,包括追踪金属流动前沿的高精度的TruVOF算法和精确解析复杂形状的FAVORM方法。FLOW-3D CAST还提供多种检测缺陷模型,比如气孔、热应力和变形、缩孔、缩松、褶皱和夹杂物等。

热平衡分析

热平衡分析对高压铸造是必不可少的一环,模具被重复使用多达上万次。随着时间的推移,模具的翘曲导致产品尺寸不稳定,维持稳定的模温更具有挑战性。FLOW-3D CAST可以考虑模具加热、喷涂、吹气、冷却水路、镶嵌件等因素,更准确、更有效的预测模温分布。

压射曲线最佳化

在高压铸造中,冲头以高速压射入金属铸型内,在压力条件下结晶。对于卧室冷室压铸工艺,将熔融合金倒入压室内,然后冲头将熔融合金快速向前推动,以避免过早凝固,发生浇不足或冷隔缺陷。如果压射速度过快,液态金属包裹气体,最终铸件内部出现气孔缺陷。

充型过程

最复杂的挑战是精确追踪金属在高压、高速条件下进入型腔的过程。由此产生的飞溅金属伴随着整个填充过程,预测由此产生的缺陷是一个重大挑战。

利用FLOW-3D CAST的特有的TruVOF方法,我们可以确定内浇口位置以保证最佳流态,可以确定溢流槽位置以保证缺陷不留在铸件上,可以确定合适工艺参数以预防过早凝固问题

凝固过程

FLOW-3D CAST协助铸造工程师调查铸件内部缩孔形成过程和合金偏析的机理。通过详细的热电偶温度数据分析,确定模具是否需要增加或删除冷却系统,确定是否需要改变金属浇注温度,以保证生产出无缩孔、无缩松、无热应力集中、低变形量和成分均匀的合格铸件。

低压金属型铸造

低压铸造(LPDC) 是一种将陶瓷升液管上面与模具连接,下面延伸至熔融炉内的工艺。缓慢地向坩埚炉内通入干燥压缩空气,熔体受气体压力作用,由下而上沿着升液管和浇注系统充满型腔。一旦铸件凝固, 空气压力就会降低,升液管内的液态金属退回熔炉。低压铸造可用于厚达2.5毫米零件,并获得更好的表面质量,也适合高温热处理工艺提高铸件强度。

FLOW-3D CAST可以通过热平衡、充型、凝固(包括热应力和热变形)过程,为最佳设计低压铸造工艺提供有效帮助。最佳设计有助于试产或量产前减少试错,更快地投入生产。这有助于节省开发产品周期和降低成本。

热平衡分析

热平衡分析对低压铸造是必不可少的一环,模具被重复使用多达上万次。随着时间的推移,模具翘曲导致产品尺寸不稳定,模具温度影响连续生产节拍,维持稳定模具温度具有挑战性。FLOW-3D CAST可以考虑模具加热、不同冷却条件(水冷、气冷)、吹气、开模顺序、涂料厚度、镶嵌件等因素,更准确、更有效的预测模具温度分布。

充型过程

最复杂的挑战是精确追踪低压及慢速条件下进入型腔过程。伴随熔体快速降温和U型结构弓|起卷气问题,精准的预测欠铸和气孔缺陷是一个重大挑战。

利用FLOW-3D CAST的特有的TruVOF方法和全传热计算,我们可以确定最佳升压曲线和模具温度,可以确定溢流槽位置以保证缺陷不留在铸件上,以保证铸件温度和含气量达到一个最佳平衡点。

凝固过程

FLOW-3D CAST协助铸造I程师调查铸件内部缩孔形成过程和合金偏析的机理。通过详细的热电偶温度数据分析,确定模具是否需要增加或删除冷却系统,确定是否需要改变金属浇注温度,以保证生产出无缩孔、无缩松、无热应力集中、低变形量和成分均匀的合格铸件。

低压砂型铸造

工艺亮点

整合砂的属性,包括可以考虑砂的透气性、砂的发气、砂的含水量等因素
●全工艺建模,包括环境气压、排气、背压等因素
●更先进的金属与砂型的耦合计算,包括填充结束后翻转凝固过程等

工艺概述

低压砂型铸造(LPSC) 工艺模块提供了一个易于使用的工具,可以考虑砂型铸造的大部分因素。有了新的低压砂型铸造模块,用户就拥有了建模和优化工艺参数所需的工具。滤网可放置在填充浇口的底部,以进一步 控制填充流态并消除熔体中的杂质。FLOW-3D CAST提供了陶瓷过滤片数据库,用于考虑填充过程中对流动的影响。低压砂型铸造模块提供了发热冒口套和保温冒口套,用于解决铸件凝固收缩过程中孔隙问题。使用FLOW-3D CAST的倾转功能,砂模可以在填充结束后翻转凝固,以直浇道当作冒口进行补缩。如果浇道设计合理情况下,这种方法可以消除额外的冒口需求。

倾转铸造

倾转式金属型铸造采用可调的倾转机构,当模具处于水平或负角度位置时,将金属液倒入浇盆内,在预先设定浇注时间内,模具和浇盆-起从水平变速转动至垂直位置。倾转浇注法是一个很好的选择,金属液可以以缓慢、连续、低紊流进入型腔,结合了重力金属型铸造的高效率性和低压铸造的低紊流性,大大提高铸件表面质量、尺寸精度,降低铸件废品率,缩短产品开发周期,降低成本。

不当工艺设计很容易造成缺陷。当转速过快,金属容易卷入空气而产生气孔。当转速过慢,金属表面容易形成氧化物和金属温度降温过快而产生夹渣和冷隔。FLOW-3D CAST高精度的TruVOF算法和精确解析复杂形状的FAVOR方法,让用户能够严苛地分析填充过程和凝固过程。

热平衡分析

热平衡分析对倾转铸造是必不可少的一环,模具被重复使用多达上万次。随着时间的推移,模具的翘曲导致产品尺寸不稳定,维持稳定的模具温度更具有挑战性。FLOW-3D CAST可以考虑模具加热及冷却条件、镶嵌件、模具涂料厚度、砂芯等因素,更准确、更有效的预测模具温度分布及模具变形。

凝固过程

通过对模具上不同位置的涂料厚度优化以及冷却系统精确控制,可以最大限度地减少铸件上收缩造成的缺陷和铸件及模具变形情况。FLOW-3D CAST协助铸造工程师调查铸件内部缩孔缩松形成过程、合金偏析的机理、铸件及模具变形的成因。通过详细的热电偶温度数据分析,确定模具是否需要增加或删除冷却系统,确定是否需要改变金属浇注温度,确定涂料厚度是否合理,确定冒口尺寸是否合适,以保证生产出无缩孔、无缩松、无热应力集中、低变形量和成分均匀的合格铸件。

重力金属型铸造

工艺亮点

先进的模具热管理系统,动态的冷却道,动态喷涂冷却工艺和多节拍的热平衡六个自由度的浇包的动态运动先进的流态解决方案,提供准确的含气量和微小气孔粒子分析

工艺概述

重力金属型铸造提供了一个直观的建模环境,旨在帮助工程师成功地使用FLOW-3DCAST对金属型铸造应用进行建模。在浇注过程中可以考虑浇包的运动、排气过程及背压困气等多种因素,可以准确的预测卷气和气孔缺陷。同时模具热管理系统和最先进的凝固模型,可以将工艺无缝连接到整体解决方案中。
FLOW-3D CAST以其简单、多功能的建模环境,为客户提供了一个完整而准确的解决方案。

砂型铸造

FLOW-3D CAST砂型铸造包括填充模式和相关缺陷分析,比如缺陷是否被推至冒口或滞留铸件内部。FLOW-3D CAST允许在投产前进行仿真测试,既验证设计有效性,又节省前期开发成本。精准的填充是非常重要的,可以预测浇注过程中气孔(卷气、砂芯发气等)、夹渣的位置和形成机理,可以获得浇满时准确的热分布用来模拟凝固行为。

在砂型铸造中,控制凝固收缩顺序的重要手段是合理布置冷铁、保温及发热冒口套,以减轻缩孔、缩松问题。FLOW-3D CAST可以导入合适热物性参数,并结合填充时准确的热分布,以确定是否存在凝固收缩问题。

精准的浇注过程

重力砂型铸造常用于制造大型零部件,比如铁、钢、青铜、黄铜或铝。与高压压铸相比,尽管填充过程中紊流强度较小,但铸件品质依然受卷入气体、砂芯发气、表面形成夹渣物等因素影响。FLOW-3DCAST准确地预测金属液前沿的流动、潜在缺陷的位置和温度的演变。

凝固收缩过程

与凝固有关缺陷范围很广,包括偏析、热应力、机械性能、缩孔和缩松。

FLOW-3D CAST提供准确的填充结果,是凝固分析中最重要的一步。准确的填充能够获得正确的热分布,这是凝固建模的初始条件。FLOW-3D CAST提供完整模,可以大幅缩短铸件设计周期,降低废品率

铸铁

铸铁产品质量取决于熔炼工艺、浇冒系统设计、生产工艺条件等。从铸造原材料质量,到铸件设计工艺性,再到合理铸造工艺,每个环节都无不影响铸件性能。

FLOW-3D CAST提供所有铸铁件的浇注、凝固和冷却的相关判据,评估各项结果,协助铸造人员确定最优设计方案和符合要求的工艺条件。

FLOW-3D CAST协助浇注系统设计,改善铸铁内部夹渣、气孔、冲砂、表面烧结、粘砂。FLOW-3D CAST提供热模数、热节、凝固缺陷判据等结果,确定冒口和冒口套的位置及大小以消除缩松和缩孔,并保持高得料率。FLOW-3D CAST提供热应力、温度梯度、变形等判据结果,确定热裂风险降至最低,尺寸符合装配要求。这使得FLOW-3D CAST成为实施可靠生产过程、减少质量缺陷风险、设定稳定工艺和实现铸件无缺陷的关键所在。

铸钢

铸钢产品质量取决于熔炼工艺、浇冒系统设计、生产工艺条件等。从铸造原材料质量,到铸件设计工艺性,再到合理铸造工艺,每个环节都无不影响铸件性能。

FLOW_3D CAST提供所有铸钢件的浇注、凝固和冷却的相关判据,评估各项结果,协助铸造人员确定最优设计方案和符合要求的工艺条件。

FLOW3D CAST协助浇注系统设计,改善铸钢内部夹渣、气孔、冲砂、表面烧结、粘砂,提高钢的清洁度和表面质量。FLOW-3D CAST提供热模数、热节、凝固时间、Niyama等缺陷判据,确定冒口和冒口套的位置及大小以消除铸件上收缩造成缺陷,并保持高得料率。FLOW-3D CAST提供热应力、温度梯度、变形等判据,确定热裂风险降至最低,尺寸符合装配要求。这使得FLOW~3D CAST成为实施可靠生产过程、减少质量缺陷风险、设定稳定工艺和实现铸件无缺陷的关键所在。

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