MAGMAsoft鑄造CAE模擬軟件

1、MAGMAsoft鑄造CAE模擬軟件MAGMAsoft鑄造模擬軟件是全球最佳的鑄造軟件工具，為鑄造業(yè)改善鑄件品質(zhì)、制造過程條件、降低成木、增加競爭力提供了最優(yōu)選擇。MAGMAsoft是為鑄造專業(yè)人員實現(xiàn)改善鑄件質(zhì)量，優(yōu)化工藝參數(shù)而提供的有力工具，它運用仿真?zhèn)鳠峒傲黧w的物理行為，凝固過程中的應(yīng)力及應(yīng)變.微觀組織的形成，MAGMAsoft可以準確地預(yù)測鑄件缺陷，改善現(xiàn)有工藝的不足，提髙鑄件質(zhì)量鑄件的質(zhì)童受眾多因索影響，而質(zhì)量的保證必須依靠正確的鑄造工藝方案。MAGMAsoft就咼設(shè)計用以支持從熔煉冶金，造型及鑄型制作，澆注過程一直到熱處理.整體且全面的工藝優(yōu)化工具。MAGMAsoft適用于所有鑄造

2、合金材料的鑄造生產(chǎn)，范圍自灰鐵鑄造，鋁合金砂型鑄造，到大型鑄鋼件鑄造?？蓱?yīng)用于鑄造部件設(shè)計的開發(fā)，最佳工藝方案的優(yōu)化，縮孔、縮松的模擬，鋼水充型過程的模擬，以及熱處理過程中應(yīng)力場的模擬。綜上述，MAGMAsoft鑄造模擬軟件是全球最佳的鑄造軟件之一，為鑄造業(yè)提供改善鑄件品質(zhì)、制造過程條件、降低成本、增加競爭力提供了較好的選擇。2.4.2 MAGMAsoft的實現(xiàn)過程首先將IronCAD中所有文件轉(zhuǎn)化成STL文件，而且鑄件，冒口，澆注系統(tǒng)，冷鐵都需要分離開來，每一個部分都分別作為獨立的文件；簡總件可以直接在MAGMAsoft中生成。文件輸出時要注意坐標系的選擇，也可重新繪制坐標系，以確保其Z軸朝

3、上。以上的設(shè)買均因MAGMAsoft中的特殊要求，用以保證和MAGMAsoft中坐標系吻合，最終能夠成功被MAGMAsoft讀取.2.4.3 MAGMAsoft的工作流程MAGMAsoft的流程主要包括：1. ProjectManagement工程管理）：存取鑄件及模具的幾何形狀、性質(zhì)、鑄造條件的數(shù)據(jù)供調(diào)用，管理統(tǒng)一作業(yè)中不同的修訂結(jié)果，以便反復(fù)比較，優(yōu)化工藝及模具設(shè)計。2. Preprocessor前處理）：簡便快速輸入鑄件或模具的幾何形狀，進行網(wǎng)格劃分，也可用接口軟件直接輸入其它外部CAD軟件生成的幾何形狀數(shù)據(jù)并加以利用。此過程包含了網(wǎng)格劃分（Enmeshment）.3. Simulati

4、on（模擬）：研究充填順序、流動模式、鑄件凝固時間溫度梯度等數(shù)據(jù)，幫助優(yōu)化澆注系統(tǒng)設(shè)計和冷卻系統(tǒng)設(shè)計，從而優(yōu)化鑄造工藝。4. Postprocessor后處理）：根據(jù)計算結(jié)果，直接考察鑄件關(guān)鍵區(qū)域的情況，隨時觀察鑄件和模具的溫度，通過X-ray.切片等輔助手段，精確顯示縮孔、縮松所在的位置，動畫顯示充填及凝固過程。5. Infb（信息）：記錄并保存計算過程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為分析結(jié)果，優(yōu)化工藝提供數(shù)據(jù)依據(jù)。2.4.4 MAGMAsoft模擬過程前處理在Project中新建一個文件名，指定其路徑，以便査找生成的文件。在此文件名下進入Preprocessor,這是模擬過程中的一個主要工作區(qū)。讀入轉(zhuǎn)化成S

5、TL格式的文件。應(yīng)注意的是MAGMAsoft中把材料分為Sand（砂型）、Core（砂芯）、Casting（鑄件）、Feeder（冒口），Gating（澆注系統(tǒng)）、Inlet（澆口通道）,Cooling（冷鐵）,Insulation（保溫材料）等，所列舉的是常用的鑄造工藝所包含的內(nèi)容。要求處理時應(yīng)分別讀取每一部分圖象特征，該特征會被MAGMAsoft用不同顏色標記。當模型讀入后可以設(shè)置Tracer示蹤粒子，跟蹤充型、凝固過程中液體的流動特征。1. 網(wǎng)格劃分設(shè)計好模型后采用有限差分法對鑄件模型進行網(wǎng)格的劃分，完成鑄造分析模型的幾何近似和模型化。網(wǎng)格劃分的越細，計算結(jié)果越精確。雖然細化網(wǎng)格有助于計

6、算結(jié)果的精確性，但是也會導(dǎo)致計算帚較大，計算時間較長。所以網(wǎng)格劃分要根據(jù)分析的冃的來確定。網(wǎng)格劃分有自動、標準、高級、高級2四種模式。一般零件的粗略模擬可采用自動，用做特殊的分析町人為設(shè)定，影響網(wǎng)格生成的因素有以B兒點：（1）壁厚：壁厚參數(shù)按照X,Y,Z三個方向設(shè)定，它限制了網(wǎng)格發(fā)生器取點的單元尺度，缺省值為5亳米。如果壁厚設(shè)定值大于實際壁厚，那么這個部位就無法被捕捉，造成模型失真。（2）精度：該參數(shù)規(guī)定每個網(wǎng)格可以進一步劃分的子網(wǎng)格數(shù)，缺省值為30。（3）單元尺寸：該參數(shù)規(guī)定最小網(wǎng)格的極限尺寸，單元尺寸的優(yōu)先權(quán)比精度高，當單元尺寸大于網(wǎng)格繼續(xù)劃分的尺寸時精度就不起作用，缺省值為5亳米.(4)

7、 光滑度：光滑度表示相鄰網(wǎng)格長度的最大比值。如果實際長度比值超過了光滑度，那么體積大的網(wǎng)格就會被進一步劃分，缺省值為20。(5) 比率：比率表示網(wǎng)格長與寬的最大比值，大于此值的網(wǎng)格就會被繼續(xù)劃分，缺省值為5毫米。網(wǎng)格劃分后的模型應(yīng)盡量與實際模型相符，以確保實驗結(jié)果的準確性。網(wǎng)格劃分的前提就足壁厚參數(shù)小于鑄件的最小壁厚。同時根據(jù)對計算結(jié)果的不同要求設(shè)置不同的網(wǎng)格密度。在保證計算粕度的詢提下，提高計算效率。2. 模擬參數(shù)的設(shè)定網(wǎng)格劃分完成后進行模擬參數(shù)的設(shè)定.首先選擇鑄模的種類，分永久模和砂模。接若設(shè)定所要模擬的內(nèi)容，充型、凝固、應(yīng)力的模擬可根據(jù)具體零件確定。 材料定義需設(shè)計鑄件、冒口、澆注系統(tǒng)等

8、各部分所用的材料、澆注溫度、液相臨界溫度、固相臨界溫度. 熱物性參數(shù)。熱傳導(dǎo)系數(shù)是用來描述一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)在界面處的傳熱量，例如從鑄件到砂模。所要設(shè)定的就是鑄件與鑄模、保溫材料、冷鐵，鑄模與保溫材料、冷鐵，砂芯與鑄模，保溫材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)。熱傳導(dǎo)系數(shù)可以根據(jù)材料性質(zhì)査到，對于特殊情況可能需要鑄造廠方單獨測定。 充型、凝固定義.充型可選擇先由壓力、澆注速度、時間來限定，再確定相應(yīng)的充型時間、方向，設(shè)置數(shù)拯的存儲，即要規(guī)定出數(shù)據(jù)記錄的范圍和記錄數(shù)據(jù)的間隔。凝固定義包含是否對補縮進行計算，以及補縮率的確定；補縮率越大，所需補縮時間越長臨界溫度1與臨界溫度2的設(shè)定，1代表固相溫度加固液溫度區(qū)間的1

9、0%的溫度值，2表示液相溫度加上2C的值。這樣1與2之間的溫度就可以確保金屬液在固液相區(qū)，是凝固過程的模擬.數(shù)據(jù)存儲與充型定義相同。3. 結(jié)果顯示在后處理中選擇幾何操作，可以看到模擬的結(jié)果。首先需要對要顯示的部件加以選擇，而后就會出現(xiàn)模擬后的實體。可以對鑄件進行X射線分析，從X,Y,Z三個方向切割鑄件，觀察內(nèi)部充型、凝固過程及缺陷可能產(chǎn)生的位置。結(jié)果顯示中包括充型過程中的壓力、速度、溫度、示蹤粒子：凝固過程中鑄件的固、液相分數(shù)、溫度及其判據(jù)。模擬結(jié)果中的Niyama判據(jù)評價了流動阻力對縮松產(chǎn)生的影響，適用于縮松缺陷判定，是一種綜合性的預(yù)測方法。當G/低小于某一臨界值時單元出現(xiàn)縮松，否則不岀現(xiàn)。

10、這個臨界值與鑄件大小有關(guān)，其臨界值為0.801.20,大件取上限，小件取下限。Porosity判據(jù)是對鑄件縮孔加以判斷的有效途徑。通過凝固模擬來計算此過程結(jié)束后的縮孔率。將Niyama判據(jù)和Porosity判據(jù)一同使用可以有效的預(yù)測鑄件中的縮孔、縮松，為優(yōu)化鑄造工藝、降低鑄件廢品率提供了可靠的保證Fstime判據(jù)表示鑄件每個區(qū)域達到所給定的補縮率所耗費的時間，以此來判斷收縮產(chǎn)生的原因及解決方法。Hotspot判據(jù)顯示的是凝固過程中何時會形成熱節(jié)，單位是時間(S),描述了可能產(chǎn)生縮松的區(qū)域。采用CAD/CAE技術(shù)的總體結(jié)構(gòu)要完成鑄造工藝的計算機輔助設(shè)計、輔助分析，首先，第一步是利用IronCAD

11、軟件進行鑄造工藝的計算機CAD三維造型。然后，按照如下步驟進行計算機輔助分析。其主要流程如圖31所示圖31采用CAD/CAE技術(shù)的匸藝流程圖(1)根據(jù)鑄造工藝理論知識，利用計算機完成鑄件的CAD三維造型，并將文件轉(zhuǎn)換為STL的格式文件。再將文件導(dǎo)入MAGMAsoft鑄造工藝分析軟件系統(tǒng)，應(yīng)用前處理部分的有限差分網(wǎng)格劃分程序進行網(wǎng)格劃分。(3) 模擬計算分析：對鑄件的充型過程的流場、凝固過程的溫度場、應(yīng)力場、流動與傳熱耦合進行計算。(4) 后處理階段：MAGMAsoft系統(tǒng)經(jīng)過以上兩大模塊處理后，得到了鑄件凝固過程溫度場等物理過程詳盡、完整的數(shù)據(jù)。后處理模塊的功能就是將這些基于時空四維空間場的物理數(shù)據(jù)構(gòu)織成可視的三維圖形，以直觀的視覺效果掲示鑄件充型、凝固過程的真實面貌，并進一步合成動畫，實現(xiàn)充型凝固過程任意位置、任意角度的旋轉(zhuǎn)、剖視功能，査看鑄件缺陷的生成及分布情況。(5)如發(fā)現(xiàn)工藝不合理，可返回CAD三維造型部分，修改工藝，再次進行鑄造工藝過程的數(shù)值模擬分析。釆用CAD/CAE技術(shù)的鑄造工藝設(shè)計流程后，可以大大縮短產(chǎn)品的試制周期，提高岀品率，節(jié)約開支.2.5本章小結(jié)本章分析了鑄造CAE數(shù)值模擬技術(shù)及其發(fā)展，研究了鑄造模擬過程中流場、溫度場、應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型建立的方法，方程的求解過程，以及影響流場、溫度場、應(yīng)力場因素等，并主要說明了以下幾個方面。1. 鋼水充型過程中流體的基本性