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AnyCastingTM是以铸造工艺的金属液充型和凝固现象为主,通过预测铸造中会发生的各种缺陷,来最小化实际铸造中缺陷的专业模拟软件。

AnyCastingTM适用于高、低压铸造,砂型铸造,金属型重力铸造,熔模铸造,圆心铸造等大部分铸造工艺的分析,并使用多种核数系统提供卓越的分析速度和高准确度的分析结果。

软件界面和菜单设计是基于Window操作平台,用户更容易设定模拟条件和观察结果。还可以通过openGL方式来看到现实感极强的画面。

  • 使用混合方法的充型顺序功能(Real Flow)
  • 使用自动网格分割功能使网格分割简单化
  • 以高准确度的流动分析为主的气泡缺陷预测功能
  • 综合多种参数来预测凝固缺陷
  • 使用定量分析的结果数据化
  • 使用多样的技术使结果确认更加容易
  • 持续性的高准确度现场条件更新
※ AnyCastingTM的详细信息
  • 高压铸造
  • 低压铸造
  • 砂型铸造(铸铁/铸钢)

主要适用于有色金属 (铝 、镁 、锌)的铸造工艺,即使用高压将金属液以高速注入型腔来铸造产品的方法。

通过适当地改变流道的形状、浇口的横截面、溢流槽的位置与大小等将气泡、冷隔及夹渣等的缺陷消除。同时, 生产过程中反复周期性的压铸生产可引发的金属模具的过热可导致收缩不良、组织变粗糙或生产周期时间的延误等问题的发生。这些问题可以通过安装冷却管路将金属模具的温度维持在一定的水平来将缺陷最小化。

这是在封闭的容器中,给金属液面加以较小的压力 (空气或非活性气体),将金属液推向与重力相反的方向,通过升液管来注入型腔进行生产的工艺。

若产品的重量增加,且形状变得复杂,为进行定向凝固与金属液顺畅的流动,要使用提升金属模具温度的方法。但金属模具的温度越高, 凝固完成时间越长,由此可能延误而导致生产下降,而且会出现产品的组织较粗糙以及机械性下降的现象。因此,为了获得良好的产品,适当的浇口形状和位置设置、加压条件与冷却管路的位置和条件设置非常重要

중력重力砂型铸造是用于铸铁和铸钢等高熔点合金铸造工程中的工艺。

用型砂制作模具,需将浇注系统和冒口等的铸造方案进行合理的设计,才可控制充填缺陷 (气泡、落砂) 和凝固缺陷 (收缩)等的问题。

  • 重力旋转铸造
  • 熔模铸造
  • 圆心铸造

金属模具重力铸造比一般砂型铸造的产品在抗拉强度、延伸率、切削性能等机械属性提高约30%, 提供更良好的铸件外观,从而提高了商品的品质。

因为精密铸造工艺使用陶瓷制作模具,从而适用于耐热合金等熔点较高的合金,可基于充填结果3来改善不必要的流道的位置与流道厚度等,并通过凝固时间来判断冒口与流道的有效性。通过这一判断不仅可以确定产品的铸造方案与工艺条件,还可以提高整体生产效率。

这是将金属液注入快速旋转的模具中,通过向心冷却和凝固来获得组织致密性与单方向凝固组织的铸造方法,可寻求进行垂直、水平式离心铸造时的最佳铸造方案。

  • 汽车

    汽车内部零件的分析的案例

  • 电子产品

    手机,笔记本电脑等最新电子设备适用的案例

  • 重工业

    造船厂等大型产品分析的案例

  • 特殊铸造

    PFC, 漏模造型等连续铸造工艺的事例

后端罩

这是汽车压缩机的零部件,压缩机以汽车发动机的动力来启动,其原理是吸入、压缩并循环制冷剂。它将制冷剂在低压情况下压缩形成高温高压气体后输送到冷凝器。

空压机部件的技术指标SPEC

  • 没有因局部温度下降所导致的冷隔
  • 部件内外结构皆无渗漏
  • 无气泡、氧化物、缩孔
제품 재질 ADC12
液相线/固相线 580℃ / 515℃
주입 온도 630℃
중량 3.34 kg
금형 재질 SKD61
초기 온도 190℃
플런저 직경 80mm
저속/고속 0.28 3.0 m/sec

使用AnyCasting对以上产品进行分析,是基于Real Flow准确的流动模拟仿真技术来计算的卷气、填充过程中的温度场分布、以及充填过程中产生的氧化夹渣导致的缺陷预测案例。

填充过程中温度场结果

  • 液相线 : 580℃
  • 固相线 : 515℃

困气缺陷预测

  • 如果在填充过程中发现有孤立的气体区域,则表明该区域产生困气缺陷的可能性很高。

凝固收缩缺陷结果

  • 这是产品凝固过程中最终进行凝固的区域之一,也是收缩缺陷最频繁发生的区域之一。这里产品壁厚较大,可发生收缩缺陷的概率也较大,为了解决这一问题采用了局部挤压销的方案。

油泵外壳

这是与汽车发动机连接的部件,起到将发动机机油通过润滑管注入的作用,该部件由壳体及其盖子组成。此次分析针对壳体进行。注入部分可起到传达油能量的作用,并由转换所需压力的装置构成,该装置可分为压力接口和吸入接口。

分析结果重点

  • 金属液流动中气体孤立区域分布预测
  • 充填过程中金属液温度下降区域预测
  • 氧化物积聚区域预测
제품 재질 ADC12
液相线/固相线 580℃ / 515℃
주입 온도 630℃
중량 3.34 kg
금형 재질 SKD61
초기 온도 190℃
플런저 직경 80mm
저속/고속 0.28 ▶ 3.0 m/sec

使用AnyCasting针对以上产品进行分析,通过温度场分析来判断可能发生的冷隔缺陷,并基于Real Flow使用准确的流动分析技术确认困气位置,使用氧化夹渣模型预测氧化物最终分布区域,并且通过凝固顺序来判断收缩缺陷。

困气缺陷预测

  • 标注的最终充填区域中困气缺陷发生概率较高
  • 液相线 : 580℃
  • 固相线 : 515℃
  • 最终填充区域的温度与铝液浇铸温度640℃相比,约有20℃的下降,但因其仍然高于固相线温度,所以我们预测填充过程中不会产生冷隔缺陷。

氧化物分布结果

  • 区域中,氧化物未能排到右侧的溢流槽中,而是残存在铸件上,如果该区域需进行后期加工或使用,可将其视为会发生缺陷的地区。

EGR外壳

EGR (Exhaust Gas Recirculation)是指排气再循环装置。EGR的主要目的通过降低燃烧温度来降低氢氧化物的排出。为了降低温度可安装EGR 冷却器。此外,如果将流入EGR的气体量加大,虽然可降低燃烧温度,从而降低氢氧化物的含量,但因降低燃烧温度也可导致细微废气粒子的增加。

分析结果重点

  • 有关水平分型和垂直分型方案对困气影响的分析预测
  • 有关水平分型和垂直分型方案对对型芯发气影响预测
  • 有关水平分型和垂直分型方案对温度场分布影响的预测
제품 재질 ADC12
液相线/固相线 580℃ / 515℃
주입 온도 630℃
중량 3.34 kg
금형 재질 SKD61
초기 온도 190℃
플런저 직경 80mm
저속/고속 0.28 3.0 m/sec
  • 使用AnyCasting进行的以上产品的分析是有关垂直分型和水平分型方案的分析比较资料,是将基于填充过程中困气位置的预测以及型芯发气最终通道追踪与充填金属液温度场分布进行比较的案例。

困气缺陷预测

  • 水平分型方案,最终充填区域发生在产品的上端,可对产品内困气风险概率做出较准的预测。

型芯发气结果

  • 型芯发气的部分气体通过模具的出气口排出,但残存的气体则随着金属液的流动而移动,并在产品任意地区得到积聚。水平分型方案中气体无法从冒口排出,但垂直分型的方案可以通过填充过程将大部分气体从上端冒口排出。

温度场分布结果

  • 填充过程中金属液温度场分布,垂直分型方案要比水平分型方案呈现出更稳定的温度分布。

进气歧管

IIntake Manifold进气歧管,进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。作为将空气、燃油混合气由化油器或节气门体分配到各缸进气道的通道,进气歧管使用铸铁、钢管或铝合金制作,其吸入抵抗较小,且将气体均匀地安排到各个气缸内。

分析结果重点

  • 使用重力倾转铸造工艺进行的充填形状
  • 预测填充过程中金属液温度分布
소재 재질 AC4C
금형 FCD370
중자 R.C.S
초기온도 용탕온도 700˚C
금형온도 300˚C
플런저 경동시간 17 초
경동각도 90 도

使用AnyCasting进行的以上产品的分析是基于Real Flow技术经准确的流动计算出的困气结果和预测充填过程中产品内金属液温度下降区域的案例。

困气缺陷预测

  • 充填过程中产品的上端和下端首先得到充填 ,可以预测出产品中心部位困气的可能性很大。

温度场分布结果

  • 可预测出初期充填的产品下端金属液温度下降接近固相线温度560℃,特定区域金属液温度急剧下降给产品的组织均匀度带来影响,会给机械性能方面带来不良的结果。

变速箱

TM(Transmission)变速箱:一般车用内燃机在达到一定速度的时候扭矩将达到最高值,但到了汽车加速的时候则需要较强的扭矩和较低转速,而随着速度的加大,旋转速度要比扭矩增加得快。因此,为了使发动机保持一定的转速,就要使用齿轮在出发的时候降低旋转速度,同时要加大扭矩。而随着汽车速度的加大,起到提高旋转速度作用的则是变速箱,其外壳产品就是变速箱壳体。

分析结果重点

  • 预测充填时最终充填区域
  • 预测困气区域
  • 预测充填过程中温度场分布
제품 재질 MRI153M
液相线/固相线 601˚C
주입 온도 680˚C
중량 6.9KG
금형 재질 SKD61
초기 온도 200˚C
플런저 직경 150mm
저속/고속 0.4 ▶ 3.5m/sec

使用AnyCasting进行的以上产品的分析是基于Real Flow经准确的流动计算出的困气结果,以及预测充填过程中温度场分布的案例。

充填分析结果

  • 因圆形产品形态所具有的特性,预计注区域是最终充填区域,是可能发生卷气和困气的区域。

卷气和困气结果

  • 如同充填分析结果中所显示的,预计在最终充填区域出现大量的困气现象。

温度场分布结果

  • 在最终充填区域的填充过程中,预计金属液温度会下降,这与困气位置重合。也就是说,填充过程中金属液温度下降可成为阻碍气体或氧化物移动的因素,因而引发包括冷隔在内的各种缺陷。

手机

目前,大部分手机制造商注重生产比较薄的产品,从而对超薄板的壳类产品需求加大。但薄板因厚度较薄而导致金属液的流动下降,出现了充不满以及气泡、氧化物变形等诸多的缺陷。

分析结果重点
预测充填时温度场分布结果
预测气泡与氧化物分布地区
预测热变形。

填充形态结果

在变更产品浇流道的两种方案中,案例2的填充状态预计没有案例1稳定。
- 困气等缺陷风险较高

Case 1
Case 2
Case 1

充填分析结果

  • 因圆形产品形态所具有的特性,预计注区域是最终充填区域,是可能发生卷气和困气的区域。
Case 2

卷气和困气结果

  • 如同充填分析结果中所显示的,预计在最终充填区域出现大量的困气现象。

温度场分布结果

  • 在最终充填区域的填充过程中,预计金属液温度会下降,这与困气位置重合。也就是说,填充过程中金属液温度下降可成为阻碍气体或氧化物移动的因素,因而引发包括冷隔在内的各种缺陷。

热变形结果

薄板产品因热变形而引发的缺陷是其主要缺陷之一,以特定时间段的温度数据为基础可预测变形的程度压力集中的地方。

叶轮

把能量传给液体的具有叶片的旋转体成为叶轮。如同油泵、鼓风机和压缩机一样,由流体输入能量的被称为叶轮,而如同水车一样接受能量的则称为转子。同时,根据流体通过叶轮流出的方向,又可分为离心力式、斜流式和出流式等。

分析结果重点
预测充填时温度场分布结果。
预测氧化夹渣物分布。

温度场分布结果

属液的填充自下向上,按顺序进行注入,但因浇铸时间较长,有可能出现产品下端叶片地区的金属液温度下降的情况。

氧化夹渣物分布结果

大部分的氧化物流入产品上端的冒口,在充填过程中金属液温度下降的叶片区域积聚的氧化物无法移动,预计将残留在产品内部。

凝固顺序与收缩缺陷结果

  • 终凝固会在产品的中心部位发生,围绕中心的冒口,会因发热套效果而使补缩能力最大化。因这一结果,产品内的收缩预计将在壁厚最大区域即产品的中心部位发生,为改善这一问题决定在中心部位冒口使用发热套与发热剂。

叶片

分析重点
不同冒口尺寸的收缩缺陷预测
不同工艺方案的收缩缺陷预测

不同冒口尺寸的收缩缺陷结果预测

  • 我们知道,放置在产品上端的冒口的尺寸,出现收缩缺陷的位置是相关的。如果冒口尺寸加大的话,如图所显示的收缩缺陷的位置会倾向上升到冒口位置,但出品率却因此下降。因此有必要通过提高冒口的利用率或者使用发热剂等来改进。

预测不同工艺方案的收缩缺陷结果

  • 在比较垂直铸造工艺与水平铸造工艺方案收缩缺陷结果时,可以发现使用水平铸造工艺方案可获得更好的产品质量。

镍钛合金的连续铸造工艺优化

本次研究通过数值分析进行了有关旨为制造良好的毛坯所需的最佳方案的研究,并将与实验结果相比较的热传导系数、取件速度、模具的冷却条件等各种参数进行调整后得出了最佳工艺条件的结论。为进行连续铸造工艺准确的分析,需要各个部件材料的准确热物属性值, 因为分析结果会随各物质的热物属性值以及机器的状态等因素而出现很大差异,因此通过比较实验结果与模拟结果之间的差异来计算基础值的工作是非常重要的。

不同取件速度的温度场分布 (注入温度 1350℃)

不同取件速度的温度场分布 (注入温度 1400℃)

PFC工艺的数值分析

铀薄板 (Uranium Foil)作为研究用核反应燃料与诊断癌症的同位素原料使用,它是特殊产业中使用的材料。现有的制造方法即热轧法是在约600℃的高温下进行多次反复挤压后急速冷却的方式,它与PFC (Planar Flow Casting)工艺相比,有时间和条件的限制,且存在着较为昂贵的费用和人力成本等方面的诸多问题。本研究课题中在PFC工艺方面,欲通过使用数值分析来得出最佳的方案。

单辊式PFC工艺原理图内部金属液流态

不同轧辊旋转速度薄板厚度稳定性结果

在快速凝固工艺的PFC过程中,根据以上分析结果,随着速度加快,漏斗内流出的金属液凝固而薄板厚度呈现稳定的状态。正如图表所显示,速度加快时薄板厚度的标准偏差会较低。

同轧辊旋转速度薄板厚度稳定性结果