模流CAE（流体仿真技术）铸造上的应用

如今，随着计算机软件、人工智能的发展、模拟分析软件的准确性和可信度的提高，模流分析软件在铸造行业的应用越来越普遍。cae模拟技术广泛应用于铸造模具的开发和产品生产。今天，我将介绍广泛应用于行业的软件magma、flow3d,procast,anycasting,华铸CAE，其他都有novcast，jscast.更专业的仿真软还是:anysys , star ccm 等待软件，这类软件比较复杂，主要面向汽车、飞机、船舶的模拟。

基本原理

CAE（计算机辅助工程）基于流体力学的基本原理，通过数值方法解决流体运动方程，从而模拟流体的流动状态。这些方程通常包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。通过解决这些方程，可以得到特定条件下流体的速度、压力、温度等参数分布。

铸造模拟CAE主流软件

模流CAE技术是一种基于计算机技术的流体模拟技术，它使用数学模型和算法来模拟和分析流体流量。在铸造领域，模流CAE技术可以模拟模具中金属液体的充电和凝固过程，包括流速、压力分布、温度场变化等，帮助工程师更好地理解和控制铸造过程。

Magmasoft

MAGMASOFT软件是一家专门从事铸造行业的德国公司开设的cae仿真软件。该软件可以是正确的铸造对充型、凝固、冷却、热处理、应力应变等内容进行全面模拟分析。该软件的模拟技术使复杂的铸造过程数字化、形象化，更容易被铸造者观察和理解。同时，计算速度也比较快，差不多是一个工作日。遇到薄壁件没有问题(FLOW3D对薄壁件产品头疼)，软件热缩结果准确，但软件流量不如flow3d和procast。

Flow3d

FLOW3D在美国开发，应用广泛。它是一种通用软件，广泛应用于航空航天工业、金属铸造、涂料、消费品、微喷墨头、海运、微机电系统、水力学等领域。FLOW3D在压铸领域的应用精度极高，参数设置合理，流动精度可达90%以上。FLOW3D采用了一种非常重要的流体动力学方法，如提高稳定性和独特的自由表面跟踪技术（VOF），使结果更加逼真，更像压铸过程。FLOW3D操作简单，界面和操作过程不多，这是一个很好的特点。唯一的缺点是计算时间会比较长，一般一天到三天。如果产品很大(500mm*400mm*300mm)，计算需要近四天。而且对网格的处理要求也比较高。与韩国软件anycasting相比，每个人都觉得流动的体现更相似。但细节的准确性远远高于anycasting.

Procast

美国Procast软件 UES（UNIVERSALENERGY SYSTEM） 公司开发的铸造过程模拟软件。模块很多，速度很快，但是网格划分有点反人类，参数比较全面，需要大量的人来输入。与其他CAE铸造模拟分析软件相比，驾驶手动变速器更自动。在流动和热缩方面，软件模拟结果相对准确，参数设置符合现实时可达到90%以上的准确性。甚至更高。

Anycasting

Anycasting是一个基于Windows操作平台的新一代高级铸造模拟软件系统，专门为各种铸造工艺开发的模拟系统。经过多年的迭代升级，该软件具有强大的Real Flow求解器和三维处理技术可以模拟各种铸造工艺，包括压铸、低压铸造、砂型铸造等，为用户提供高效、准确、逼真的铸造模拟分析结果。

华铸CAE

“华铸CAE”是一个集成软件系统，位于华中科技大学，经过30多年的研发，在长期的生产实践中不断改进和完善。以铸件充电和凝固过程的数值模拟技术为核心，对铸件的成型过程进行工艺分析和质量预测，协助工艺人员完成铸件的工艺优化。该软件在计算机上模拟铸件的充型和凝固过程，预测铸件过程中可能出现的卷气、夹渣、冲砂、浇筑不足、冷隔、缩孔、缩松等缺陷。

铸造领域的应用

模拟和优化铸造过程

1. 模拟充型过程：
   • CAE流体仿真技术能准确模拟模具中金属液的流动充型过程，包括速度、方向、前沿形状等。
   • 通过模拟，可以预测充型过程中可能出现的卷气、冷隔、浇注不足等缺陷。改善不足
2. 模拟凝固过程：
   • CAE技术可以模拟金属液体的凝固过程，包括温度场的变化、凝固时间的分布、凝固顺序等。
   • 通过模拟，可以预测和优化缩孔、缩松等凝固缺陷，改变凝固顺序，提高铸件质量。

铸造工艺设计

1. 冒口与冷铁设计：
   • CAE流体仿真技术用于辅助设计冒口和冷铁的位置、尺寸和形状，以确保铸件在凝固过程中得到充分的收缩和冷却。
   • 通过模拟，可以优化冒口和冷铁的设计，减少铸造缺陷，提高铸造成品率。
2. 浇注系统设计：
   • CAE技术可以模拟浇注系统的流量，包括金属液的分配、流量和流量。
   • 通过模拟，可以优化浇注系统的设计，保证金属液流入模具均匀平稳，避免浇注不足或过度浇注等问题。

预测和预防铸造缺陷

1. 缺陷预测：
   • CAE流体仿真技术可以预测铸件在凝固过程中可能出现的各种情况缺陷，如气孔、夹杂物、裂纹等。
   • 通过预测，可以提前采取措施预防，降低废品率。
2. 缺陷分析：
   • CAE技术可以详细分析现有的铸造缺陷，找出缺陷的原因和影响因素。
   • 通过分析，可以指导后续的工艺改进和质量控制，提高铸件的整体质量。

优化铸造设备参数

1. 优化模具设计：
   • 铸造过程中的温度场和应力场变化可以模拟CAE流体仿真技术。
   • 通过模拟，可以优化模具的设计，提高模具的使用寿命和性能。
2. 优化铸造工艺参数：
   • CAE技术可以模拟不同铸造工艺参数对铸件质量的影响，如浇筑温度、浇筑速度、模具预热温度等。
   • 通过模拟，可以优化这些工艺参数，提高铸件的质量和生产效率。

铸造微组织模拟

1. 微组织预测：
   • 在铸造过程中，CAE流体仿真技术可以模拟微组织的形成和演变，晶粒的生长、相变等。
   • 通过模拟，可以预测铸件的微组织结构和性能，为后续的热处理和性能优化提供依据。
2. 热处理模拟：
   • CAE技术还可以模拟奥氏体、贝氏体、铁素体等铸件在热处理过程中的微组织变化。
   • 可优化热处理工艺，提高铸件的性能和稳定性。