ProCAST2019功能模块简介
时间:2019-08-14 09:36:02  

ProCAST

金属铸造模拟

ProCAST是一种专业的解决方案,用于在国内和国外生产现场发现的所有铸造工艺的计算机建模。该系统基于有限元方法,该方法提供了铸件几何形状和计算模型形状的高精度描述,同时考虑了热,结晶,冶金,应力 - 应变性质的大多数过程。

模拟技术的类型

  • 砂铸

  • 金属型铸造

  • 壳型铸造

  • 精密铸造

  • 高压铸造

  • 可调压力铸造(包括低压铸造,背压和真空吸力)

  • 消失模铸造

  • 离心铸造

  • 连续和半连续铸造

  • 触变铸造(金属铸造为固液状态)。

用于在ProCAST中准备计算的模块

VisualCAST

VisualCAST shell负责设置所有过程参数:材料,边界和初始条件以及模拟参数。集成的Visual环境允许您在程序的主要模式之间快速切换:VisualMESH,VisualCAST和VisualViewer; 同时,工作在一个窗口和一个模型中执行;每次打开新模块时都不需要加载已保存的项目。

由于在Cast菜单中对所有必要的初始参数进行了更紧凑的排列,使用相同材料对模型元素进行分组,在设置传热系数和边界条件时重命名每个体积以便于识别,因此VisualCAST中任务的准备工作大大简化了。此外,VisualCAST外壳还包括用于更准确地确定工艺过程初始条件的工具:计算锁定桶的浇注速度,监控浇口漏斗中的金属填充水平,计算模具冷却通道的传热系数等。

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调整浇口漏斗填充水平的控制

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从锁斗倾倒时的金属压力计算

新的工作流程工具允许新手用户快速方便地配置建模特定类型铸件,合金类型,要解决的任务类型所需的所有必要工艺参数。选择这些参数时,工作流会自动生成必要的字段以逐步填写。此外,每个步骤的方便的彩色显示表示用户是否填写了所有数据。

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工作流程模式中的逐步初始过程条件。步骤4,设置每个物体的材料和初始温度。

VisualCAST

数据库还包括一个专门的热力学模块,用于根据所需的化学成分计算合金的热性能和机械性能。因此,完全消除了找到国内合金等级的必要性能或从国外标准中选择其类似物的问题。该模块是与CompuTherm LLC共同开发的,CompuTherm LLC是一家研究金属和合金属性超过20年的公司。

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取决于硅含量,铝合金固相选择曲线的依赖性; 在ProCAST数据库中获得的计算特征

计算出的合金热物理性质:

  • 导热系数;

  • 密度;

  • 焓;

  • 粘度;

  • 固相发射曲线;

  • 液相线和固相线的温度。

由此产生的合金机械性能:

  • 杨氏模量;

  • 泊松比;

  • 线膨胀系数;

  • 屈服强度。

  • 扩张

  • 屈服强度

VisualMESH

该模块设计用于根据以前在CAD系统中准备的铸件,模具,冷却器的几何形状来准备计算网格。网格自动生成,VisualMesh还包含许多工具,用于手动调整几何和优化创建的网格。从铸造衬套的导入几何构造壳模型的功能大大简化了熔模铸造建模的工作。

与经典网格构建器MeshCAST相比,VisualMESH显着简化了准备有限元网格的主要阶段的工作,因为在导入期间更好地读取几何体,自动调整加载几何体表面的工具和表面网格。

通过中间格式Iges,Step,Parasolid从CAD系统导入几何图形,您还可以使用Catia,ProEngineer,Siemens NX程序直接导入。

同样在VisualMESH中,组装几何元素(确定实体的接触)的方式已经改变。现在,确定两个物体的接触表面的边界不是在表面网格上进行,而是直接在几何体上进行。这提供了更准确的接触描述和问题的最快解决方案,尤其是在组装大量元件时感受到的差异。支持多体几何体的导入,可以在所有几何体接触上立即执行装配,在大多数情况下,自动工具可以提供良好的装配结果,但是如果需要,还可以手动校正接触边界。

所有这些都提供了有限元网格的快速准备(平均15-20分钟),即使是具有大量元素(冰箱,杆,壳等)的复杂几何形状。

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用于铸造“电机外壳”的表面网格的创建和验证


VisualViewer

提供模拟结束后或当前计算阶段的计算结果。可以使用以下计算结果:

  • 铸造和模具温度;

  • 流量;

  • 矢量显示流程;

  • 金属的静水压力;

  • 从模具中排出空气;

  • 跟踪合金中的非金属颗粒;

  • 固相量;

  • 收缩孔隙度分布。

通过几何体的表面,截面或铸件的体积可以查看结果。还可以绘制任何计算参数的变化与几何中感兴趣点的时间的关系。

连接专用ProCAST模块时,可以查看铸件中的残余应力,产品的翘曲量(形式,敲击和修整浇口系统后),微孔率分布,相结构,铸件硬度等。

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模具填充过程中铸件横截面上的温度分布(金属型)

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沿馈线横截面的流向量

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收缩缺陷在铸件横截面上的分布

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15个铸造周期内模具温度变化图(金属型)



ProCAST中的基本计算模块

ProCAST Flow求解器


    允许模拟用合金填充模具。ProCAST中的流体动力学计算由完整的Navier-Stokes方程描述,并且可以结合结晶分析(当金属的一部分已经开始凝固时向大型金属添加金属时很重要)和应力(在模具中合金的早期结晶期间重要,以获得更准确的模拟结果,会计)热裂缝)。流体动力学求解器根据其温度考虑合金的粘度。合金的粘度参数也可以在热力学数据库ProCAST中计算。

在填写表格时也可以使用气体模式,该模式考虑了气体的压力,从表格中的去除以及对流体动力学整体情况的影响。在这种情况下,对于砂 - 粘土形式,设定模塑混合物的透气性,对于金属形式,确定形式中的气体出口通道的位置和参数(在工艺边界条件下的参数确定)。

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ProCAST应力求解器


进行铸件和金属模具的应力 - 应变状态的计算。在铸件的各个部分(热应力)的不均匀冷却期间以及在铸件和模具的接触相互作用(机械应力)期间获得的应力被考虑在内。

由于先进的有限元方法和求解器算法,在计算铸件的应力 - 应变状态时,计算网格的几何形状发生变化(重建网格,改变其节点的坐标),这取决于合金的收缩,获得的应力并考虑到形状刚度。因此,可以评估铸件的真实翘曲,确定铸件和模具之间的气隙,考虑其热阻,并确定铸件和模具的相互影响。

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ProCAST Thermal Solver


用于计算热问题的模块,包括结晶过程和收缩缺陷(收缩壳和大孔隙)的形成。结晶模型可以在各种条件下进行:重力铸造,在低压和高压下铸造时的额外补给。

还可以使用特殊条件冷却模具中的铸件:放热壳,隔热涂层,内部和外部冷却,模具中的冷却/加热通道。

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ProCAST中的特殊计算模块

高级孔隙度模块(APM)


ProCAST模块可以计算孔隙率和枝晶间收缩率,同时考虑到溶解在金属中的气体。该模块考虑了一级和二级树枝状分支的生长,并确定了由树枝状枝晶定位的固液区域中的金属进料。

在重力条件和系统中的额外压力(例如,注塑或高压釜注入)的情况下,可以考虑再补缩。
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CAFE模块


该模块用于模拟铸件的关键用途,这些铸件受到铸件晶粒结构的要求。CAFÉ模块预测铸件结晶过程中晶粒的尺寸和生长方向。由CA方法和求解器核心的有限元(FE)的结合,该模块得名。


CAFE模块的主要方向:

    预测颗粒铸件的柱状和球状结构。

    确定从柱状到球状晶粒结构的转变。

    考虑柱状结构的晶粒长大方向。

    用单晶结构预测铸件中“假”晶粒的出现。

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吹芯模块

一个特殊的模块,用于模拟在射砂过程中用砂子填充芯盒。考虑施加的压力,砂芯箱通风系统和通过核心混合物的空气过滤来计算沙 - 空气介质的填充。为了模拟该过程,使用非牛顿流体的特殊流变性质。



反求模块

逆相反求模块用于根据实验数据计算初始过程条件。使用它,可以确定合金的热物理性质(导热系数,热容量,结晶潜热),以及边界条件(在物体边界处的传热系数,散热系数等)。


微结构模块

微结构模块用于计算铁或钢铸件的结晶和冷却过程中金属结构的相变,以及热处理的模拟。

通过计算ProCAST中的微观结构,可以得到以下仿真结果:

相组成

平均粒度

枝晶间距离

机械性能(屈服强度,拉伸强度,伸长率,维氏硬度)


优化

一个新的模块,它旨在自动优化工艺参数(铸造温度,模具加热温度,冷却涂料层数等),以达到最佳效果(减少铸造缺陷的数量,提高铸件的质量)。由于VisualCAST中的分步向导,优化任务的准备工作简单明了。

优化模块还可以提供额外的实验设计和过程稳健性模块,以分别识别对过程的最终结果具有最大影响的参数,并确定输入参数的允许范围(例如,合金的铸造温度)以获得可接受的结果。

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