行业应用 - 上海睿铸科技有限公司

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铝合金低压-轮毂

AnyCasting低压铸造模具热平衡模拟2017-11-10 奔达陈庆勋睿铸科技在低压铸造的生产过程中，铸件凝固过程是最重要的过程之一，直接影响铸件产品的质量，所以在低压铸造数值模拟仿真中，获得准确的温度场分布是项目成败的关键。低压铸造模具温度主要由模具冷却系统、生产周期、熔液温度等因素决定的。所以数值模拟模具热平衡，就要抓住这几大要点，确保软件中参数的设置和运行求解与实际生产情况拟合完好。我们使用AnyCasting软件对某低压轮毂模具进行试模对照试验，取得了很好的拟合结果。具体介绍如下。一、模具及冷却系统设置与简化分析不同，本实验为了获得精确的分析结果，我们将整套低压模具的所有三维实体都导入AnyCasting软件中。各个实体的材料和初始温度如下：上模、底模和侧模都有水冷或风冷的管路设置。AnyCasting软件可设置管路中的介质、管路打开、关闭的时间以及出口入口的温度等。通过对每条管路HTC的变量设置，可以模拟沿管路长度方向不同的冷却效果，获得点冷、超强冷等各种效果。二、生产周期的设置AnyCasting软件可以设置生产节拍，模拟实际生成中热模的过程来进行模具热平衡循环分析，直至温度场分布进入稳态。生产节拍循环可由开模、取件、喷涂、合模等不同的动作事件组成，每个动作开始的时间及持续时间均可按计划设置。AnyCasting也支持由传感器温度触发的动作事件。1. 热模最初循环的时候，如果冷却水路是关闭的，在后续循环时再打开，这种情形，也可以在AnyCasting软件中进行设置。2. 循环过程中，如果需要对模具某一特定的局部表面进行喷涂，AnyCasting软件6.x版本支持此类局部喷涂设置。三、充型流动分析低压铸造熔液充型过程，也是影响模具温度场分布的一个重要因素。低压升液曲线可以在AnyCasting软件中得到完整设置。准确的流场分析是获得准确温度场分布的前提和关键。AnyCasting软件的Real Flow求解器可以真实再现升液过程中因液平面截面积变化导致的波动、回流问题。四、模拟结果与实验结果对标在试模的车间现场，我们使用热传感器和热成像仪的设备，实时采集模具各表面及位置的温度场分布。我们将实验获得的结果与AnyCasting软件分析结果进行比较，两者的拟合度是非常高的。部分热电偶采集点的数据和AnyCasting采集点数据比较：...

2017 - 11 - 10
铝合金压铸-曲轴箱

当我们谈模流时，我们谈些什么如今在压铸行业，模流分析这个名词恐怕已是人尽皆知了。从道理上讲，无论是从供应商还是从客户的角度，无论是模具厂还是压铸厂，都晓得计算机的模流分析可以降成本、提质量、减风险。然而，在与行业同仁交流时，我们发现对通过模流分析解决问题感到难以百分百掌控的也是大有人在。通过成功案例的分享，我们希望可以把一些所谓经验法则的东西展示给大家。虽然零件各不相同、企业设计制造习惯各异，但是有些原则，是可以推而广之的。北京大林万达汽车部件有限公司是在华的韩资压铸企业。大林的Joo Soo Hyun曾经非常详细地记录一个下曲轴箱压铸件缺陷的改良过程。铸件缺陷情况和分析在该下曲轴箱铸件量产的初期阶段，在近浇口端的油槽及密封环处出现了成型不良和困气的缺陷，在侧面的曲轴安装部位存在困气缺陷，在近内浇口的厚度部位处有缩松缺陷，在充型末端存在困气缺陷，在曲轴安装传观器位置处存在困气缺陷。这些不良的比率分别达到了10%-20%不等。图片A-F为上述缺陷的位置和情况说明。原模具方案的模流分析及对标结果大林首先将原模具方案及生产工艺输入AnyCasting模流分析软件中进行运算分析，并将软件结果与实际生产的缺陷进行对标。在此基础上，分析铸件缺陷形成的原因，为下一步模具改进方案提供依据。原模具方案如下图所示，该方案采用了6个内浇口、5个嵌件、16个渣包和排气、并在两处抽真空。AnyCasting的分析结果，与原方案量产缺陷的吻合度很高。每一处的缺陷及其成因列出如下：缺陷A、B处充型情况缺陷C处充型情况缺陷D部分充型凝固情况缺陷E部分充型情况铸造缺陷F部分局部凝固方案改进及最后结果验证在了解了缺陷成因的基础上，不同的应对方案就跃然而出了。大林团队前后经过5次模型方案的修改，配合不同的工艺方案，前后进行了10次模流分析，确定了最终的改良方案。新方案的模流分析结果显示，总体流动比原方案更加平衡，局部缩松的问题也在增加了局部挤压的工艺措施下明显改善。同时，新方案量产前，车间进行了短射实验，与AnyCasting软件分析结果进行对标验证，结果显示，高速阶段的仿真数据与实际模型修改后的流动数据比较时，准确率可达95%左右。总结大林的Joo Soo Hyun先生表示，这是非...

2017 - 10 - 26
球铁件-转向器壳体

利用计算机模拟仿真技术，在铸件设计阶段，进行缺陷预测，同时结合使用有限元分析技术来做强度分析，来检查壳体的壁厚设计是否合理。

2017 - 10 - 26
铝合金低压-气室

模具局部散热不良，铸件冷却不平衡，破坏顺序凝固，通过改变局部模具壁厚控制温度场。

2017 - 10 - 26
灰铁件-机床铸件

沈阳机床银丰铸造有限公司是亚洲范围内规模较大的专业化铸造企业之一，产品主要面向机床工具、风力发电、通用机械、船舶、矿冶和汽车等领域。在大型铸件的工艺设计和生产过程中，数值模拟分析技术的应用为企业大大降低了试制试错的成本，缩短了研发周期，是优化生产工艺、提高铸件生产质量必不可少的技术手段之一。在2653251Y-滑块技术攻关项目中，原有的生产方案（图1）采用底注式流道以及普通冒口补缩方案设计，存在着以下的铸造缺陷：导轨1、导轨2以及固定孔处出现缩孔缩松问题，如图2所示：初始工艺方案：图1 初始工艺方案图2 原始工艺方案存在的铸件缺陷表1 铸造基本信息 AnyCasting软件的模拟，再现了原方案凝固顺序中产生的缺陷，为优化工艺设计提供了判断依据：分析显示，原方案中顶部冒口加冷铁的方案对补缩不利，我们尝试将普通冒口改为发热冒口并将位置下移调整。同时，通过在两导轨处增加冷铁来改善凝固顺序。改进前后的工艺方案对比如下图所示。对于改进的浇冒系统，我们再一次运用AnyCasting软件进行仿真分析，分析的结果显示，导轨1、2处的孤立液相区域由于冷铁的作用，明显减小，基本可以消除缩松缺陷。固定孔处发热冒口的补缩作用非常有效，不再有孤立液相存在，完全消除缩松缺陷。分析结果截图如下图所示。但是，对于优化方案的模拟分析同时也预测到，因为加了冷铁，导轨处的充型温度较低，产生冷隔缺陷的风险较大，所以建议在实际生产过程中，需注意适当提高浇铸温度总结：通过数值模拟仿真软件AnyCasting的应用，2653251Y-滑块工艺得到了优化，铸件生产质量明显改善。由此可见，铸件充型及凝固过程数值模拟对指导解决铸造工艺过程具有重大的实践意义，是提升传统砂型铸造水平的新技术。通过此项目，我们可以得出以下结论：1）Anycasting软件能够实现球铁铸件充型及凝固过程模拟，在产品工艺设计时，能够对工艺方案的选择提供判断依据，缩短新品研制周期。2) 通过预测缩孔缺陷主要存在位置，可以优化铸造工艺，为产品质量快速提升提供帮助。

2017 - 10 - 26
大型铸钢件-汽轮机壳

案例分析 | 实验拟合精确输入大型铸钢件：汽轮机壳体我们常说，Garbage in, garbage out!（垃圾输入，垃圾输出）确认模型参数的准确性对模拟结果的成败至关重要。我们今天想通过韩国斗山重工大型铸钢件模拟仿真的案例分析，为大家提供一种模拟仿真与实验拟合相结合的思路。铸钢件凝固收缩大，铸造工艺复杂。为了保证一次浇注、一次成功，韩国斗山重工在大型汽轮机壳体的铸造工艺设计中，采用AnyCasting铸造模拟进行预判分析和研究。铸件分析本案例汽轮机壳体铸件，为下图汽轮机的下壳体。以上数据显示，铸件尺寸大，且质量要求高！仿真的必要性实践证明，模拟仿真可以：1. 减少铸造过程的试错风险；2. 预测复杂形状铸件的凝固顺序；3. 预防重大铸造缺陷；4. 节约能源和材料，并优化铸造工艺设计仿真的策略STEP 1：简单试件 – 传热系数的获取和验证本案例中，由于对铸件收缩缺陷的要求高，因此模拟仿真过程前，首先要验证保温冒口传热系数的准确性，以确保补缩效果仿真的准确性，从而获得准确的收缩缺陷预测。斗山重工通过埋设热电偶的浇铸实验和模拟仿真实验验证拟合的方式，获得了一手的关键数据！实验的模型如下图所示。其中，#1型腔不使用保温套，#2使用1层保温套，#3使用2层保温套。 STEP 2：铸件产品的凝固分析由于铸件产品形状较为复杂，斗山重工先单独对产品进行了凝固分析，用以发现产品的凝固顺序，找到凝固缺陷的位置，并计算和设计冒口的位置和大小。 STEP 3：整体浇铸系统分析和优化在找到热节点和收缩缺陷位置后，工艺设计人员完成了整体的浇冒系统设计。回到模拟软件中，再对整个铸造系统进行包括流场、温度场和凝固分析在内的耦合计算，并对结果进行分析和改进。此前在STEP 1中获得的传热系数，用于模拟保温冒口的补缩过程。在得到上述结果的基础上，工艺方案被进行进一步改进和优化，直至分析预测的结果能够被完全接受，才将方案固定下来。 STEP 4：产品制造和检验在AnyCasting模拟软件的技术支持下，技术团队在计算机中验证了多种不同的工艺设计方案，汽轮机壳体达到一次浇注一次成功的目标。计算机模拟仿真对于大型件和复杂件来说，是必不可缺的技术工具。总结：通过斗山重工对大型汽...

2017 - 10 - 26
细长钢锭设计及模拟研究

辽宁科技大学在模铸方面的工作辽宁科技大学冶金工程技术中心是原冶金部批准的面向全国的科研单位，自1978年以来，主要从事模铸技术的研究，曾荣获冶金部先进科研集体称号。自1978-2012年，先后与鞍钢、宝钢、本钢、包钢、上钢五厂、大冶、西宁、大连、抚顺等20个冶金厂矿合作，开发各种模铸钢锭58种。钢种包括模具钢、低合金高强钢、沸腾钢、滚珠钢、合金工具钢、不锈钢、合金结构钢等，锭重从700kg-80t 1. 细长钢锭设计综述细长钢锭主要应用于锻造或电极坯，由于其高径比较大（一般为3-10），考虑其应用领域不同，采用不同锭模设计方案及浇注工艺。采用中频感应加热冒口，通过优化锭型设计和浇铸工艺，在保证内部质量的前提下，提高成材率。对于电极坯用锭模由于其高径比可达10，且断面为圆形、锥度小（0.35%），冷却效果较波纹形小1.1倍，比同面积方形小1.3倍，冷却效果差，易产生纵向裂纹。电极坯的设计时主要考虑以下方面：1. 采用较大的模锭比，减少锭模变形，使脱模容易；2. 优化浇铸速度、温度，减少偏析和缩孔 3.优化锭型结构，减少其对凝固进程的影响。 2. 模拟研究概述本次模拟研究以Φ500电极坯为基准，系统地研究了反射水口砖对注流的影响；浇铸温度、浇铸速度、保温材料的性能、锭模尺寸对凝固过程的影响。3.1 模拟内容1. 考虑充型过程速度可调，即开浇快铸，中间慢铸，逐渐加快，帽部慢铸的铸速条件；2. 考虑充型过程中的温降，按平均每分钟温降0.8℃；3. 温度场分析，包括锭模、底盘等；4. 流场分析；5. 凝固缺陷分析：根据Niyama判据及残余熔体模数、热撕裂判据对缩孔、疏松、等缺...

2018 - 02 - 28
大型一体化压铸件：高真空压铸仿真篇

大型一体化压铸件高真空压铸仿真篇高真空技术的应用大型零部件高压铸造过程中，流动通道复杂，边角结构越多越容易导致金属充型过程中无法良好填充，甚至出现紊流，从而导致内部严重的缺陷，甚至会带来杂质和氧化皮风险。或者由于流动性不足或者多处流动进度不同，从而出现多处金属液面冲击融合，从而导致零件失效。排气结构需合理设计，仿真技术+过程控制防止气孔产生。模具中原有的气体+金属液流自身带入的气体+包含金属中的气体需要排出，需要在设计之初通过合理的排气结构来排出气体，甚至采用惰性更好的气体保护和一定的真空技术来实现模具中的气体排放，需要大量的仿真技术和生产过程的控制接入，排气过程如果做不到位零件会有大量的气孔产生。真空压铸法是通过在压铸过程中抽除压铸模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体，从而提高压铸件力学性能和表面质量的先进压铸工艺。高真空和超高真空压铸工艺目前在大型一体化压铸件生产过程中有广泛的应用。行业内定义：高真空压铸是指压力介于50～100 mbar，超高真空压铸则指压力低于50 mbar。一体化压铸要求压铸环境为30 mbar以下的超高真空。大型一体化压铸件由于其本身型腔的超大体积，对流动成型有巨大挑战，因此对模具的流道和排气设计、模具的加工质量、真空控制、模温控制等各方面都有特定的要求。上述的每个因素也直接影响真空的效果和压铸件的质量。AnyCasting软件的多阶段真空仿真模拟技术，能够模拟上述各因素在压铸过程中的作用，为用户提供可靠的技术支撑和保障。AnyCasting高真空压铸仿真韩国AnyCasting软件公司与瑞士方达瑞公司分别代表了铸造模拟软件技术和真空科技领域的前沿开发者。此次两家企业的研发团队联手，对真空压铸模拟两相流耦合求解技术进行了深入的合作与开发。真空压铸过程的两相流耦合模拟仿真，计算金属熔液和模具型腔中气体在互相作用、彼此影响下的流动形态。具体来说，对于金属熔液，需分析在特定的流道和排溢系统设计的模具中，根据冲头进程的工艺条件，计算金属熔液充填、氧化夹渣、气体包卷等结果。对于型腔中的空气，需分析在真空设备和模具为整体的系统中，根据抽真空的起止时间、流量等工艺条件设定，计算气流的速度、压强、密度、模具间隙及设备管路的漏气、达到目标真空度所需的时间等结果。对于真空设备，AnyCasting软件评估包括抽真空...

2022 - 06 - 15

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