华铸CAE铸件凝固模拟分析研究报告(aass)2————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：-3-阀体工艺充型凝固过程模拟分析报告华铸软件2011年10月-4-1华铸CAE10.0系统简介华铸CAE10.0——铸造工艺分析软件系统是分析和优化铸件铸造工艺的重要工具，是华中科技大学（前华中理工大学）经二十多年研究开发，并在长期的生产实践检验中不断改进、完善起来的一项软件系列产品。它以铸件充型过程、凝固过程数值模拟技术为核心，对铸件进行铸造工艺分析。可以完成多种合金材质（包括球铁、灰铁、铸钢、铸造铝合金等）、多种铸造方法（砂型铸造、金属型铸造、铁模覆砂铸造、压铸、差压、低压铸造、熔模铸造等）下的流动分析、凝固分析以及流动和温度的耦合计算分析，曾在多种不同材质复杂铸件的工艺改进、工艺优化中圆满地完成增收降废的任务，创造了显著的经济效益和社会效益，博得了众多生产厂家和同行的好评，得到众多厂家或公司的青睐。目前，HZCAE10.0系统已集成在Windows98、Windows2000、NT以及XP下运行。应用实践证明，本系统能预测铸件缩孔缩松缺陷的倾向、改进和优化工艺，提高产品质量，降低废品率，减少浇冒口消耗，提高工艺出品率。图1是HZCAE10.0的基本模块和功能。图1华铸CAE10.0的基本模块和功能HZCAE10.0前处理三维造型，网格剖分计算分析充型过程分析，耦合分析，凝固过程分析,铸件凝固与缩孔形成过程分析后处理图形，曲线，帧动画，实时动画五大专用模块STL处理，切片显示，MAT旋转，温度曲线，缺陷判断数据库辅料库合金库-5-2模拟分析内容利用华铸CAE10.0来进行铸件凝固模拟分析，首先要依据图纸和工艺方案进行三维实体造型，生成若干个STL格式文件，然后利用前处理模块的网格自动剖分功能对铸件、铸型等实体进行网格剖分，得到计算部分所需的离散模型。接着利用计算处理模块进行流动场与温度场的耦合计算，耦合计算后得到铸件铸型各部分的初始温度继续进行凝固过程的温度场计算。从这些计算中得到的流动场、温度场数据，再通过后处理功能将其可视化为各种可视的图形图象、曲线和过程动画，以揭示充型过程和凝固过程的行为细节，为工艺设计人员进行工艺决策和工艺优化提供可靠的定性定量的依据。华铸CAE软件系统通过STL文件格式可以和UG(Unigraphics)、PRO/E(Pro/Engineer)、AutoCAD、Solidworks、SolidEdge等诸多三维造型平台接口。2.1三维实体造型及网格剖分首先用三维造型软件绘出三维工艺图，如图2所示，然后用HZCAE10.0软件系统前处理部分的网格剖分程序进行网格剖分。本次模拟分析网格相关参数见表1。2.2充型凝固过程温度场计算设置好初始条件及边界条件进行充型过程和凝固过程的数值模拟。本次计算所用参数见表1。2.3后处理阶段经前两大模块处理后，获得大量的不同时刻的铸件流场、温场数据。应用后-6-处理模块将这些基于时空四维空间的场量以三维彩色图形表现出来，并进一步合成为动画。通过充型过程的模拟可以得到预测卷气、夹杂的数据，充型与传热耦合计算可以预测浇不足、冷隔等；通过凝固过程的模拟可以判断铸件易形成缩孔缩松的部位和大小及形态，可以观察铸件各部位在不同时刻的温度变化。表1本次模拟分析的总体信息铸件工艺浇注温度/℃模拟内容桨毂阀体工艺1560充型过程—预测卷气、浇不足、流痕凝固过程—预测缩松、缩孔等缺陷铸件模型-7-铸件工艺模型-8-3模拟分析结果3.1充型次序显示液态金属动态充型过程，可模拟液相充填，速度分布，压力分布，粒-9-子示踪。(1)-10-(2)图3.1A铸件色温填充(1)(2)-11-(1)(2)图3.1B铸件流体速度填充(1)(2)-12-(1)(2)图3.1C铸件压力填充(1)(2)-13-3.2铸件色温铸件凝固过程中，随着热量的散失，温度不断降低。用不同的颜色对应不同的温度，适当的色标对应，绘出不同时刻的铸件图，能贴切形象地表现铸件凝固过程中温度的变化。图3.2为铸件色温图。不同时刻色温度分布请看光盘中的动画。(1)-14-(2)图3.2铸件色温分布(1)(2)3.3液相及缩孔缩松分布取某一临界固相率温度，高于此温度的网格单元以黄色填充显示，而低于此温度...
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