Flux de moules IAO (technologie de simulation des fluides) applications de moulage

Aujourd'hui, avec le développement des logiciels informatiques et de l'intelligence artificielle, la précision et la crédibilité des logiciels d'analyse de simulation, l'application des logiciels d'analyse du flux des moules dans l'industrie de la fonderie est de plus en plus courante. La technologie de simulation CAE est largement utilisée dans le développement des moules de fonderie et la production de produits. Grâce à la théorie du calcul numérique et aux percées de la technologie parallèle GPU, le processus de coulée moderne est entré dans l'ère de la simulation numérique et de l'expérimentation physique à deux roues motrices. Cet article est basé sur les travaux de l'auteur dans les domaines de la haute pression/basse pression/de l'hydraulique à deux roues motrices. coulée gravitationnelle S'appuyant sur 23 ans d'expérience en ingénierie dans ce domaine et sur des exemples de processus typiques, il fournit une analyse approfondie des points clés de l'application de la technologie IAO de l'écoulement des moules dans la production réelle.

Principes de la technologie de simulation de moulage et conditions limites d'ingénierie

Le processus de coulée est essentiellement un processus de transfert de chaleur et de masse non stationnaire de métal en fusion soumis à des contraintes complexes, et sa simulation numérique nécessite l'établissement d'un modèle couplé tridimensionnel contenant les équations de Navier-Stokes, l'équation de conservation de l'énergie et l'équation de transition de phase de solidification. En particulier, les paramètres clés suivants doivent être soulignés dans la pratique de l'ingénierie :
Coefficient de transfert thermique de l'interface : écart entre les données mesurées et la valeur par défaut du logiciel jusqu'à 40%, nécessité d'utiliser la sonde de flux thermique pour l'étalonnage sur site.
Propriétés rhéologiques de la matière fondue : coulée sous pression aluminium Caractéristiques du fluide significativement non-newtoniennes pendant la phase de remplissage à grande vitesse.
Compensation du retrait de solidification : des calculs itératifs dynamiques en conjonction avec des bases de données sur les propriétés thermophysiques des alliages sont nécessaires.

Simulation de la coulée Logiciel d'IAO grand public

La technologie IAO d'écoulement des moules est une technique de simulation des fluides basée sur la technologie informatique, qui utilise des modèles mathématiques et des algorithmes pour simuler et analyser l'écoulement des fluides. Dans le domaine du moulage, la technologie IAO de l'écoulement des moules peut simuler le processus de chargement et de solidification des fluides métalliques dans les moules, y compris le débit, la distribution de la pression, les changements de champ de température, etc.

Magmasoft

Le logiciel MAGMASOFT est un logiciel de simulation de cae créé par une société allemande spécialisée dans l'industrie de la fonderie. Le logiciel peut être le bon coulée Simulation et analyse complètes du remplissage du moule, de la solidification, du refroidissement, du traitement thermique, des contraintes et des déformations. La technologie de simulation du logiciel permet de numériser et de visualiser le processus de moulage complexe, ce qui est plus facile à observer et à comprendre pour les fondateurs. En même temps, la vitesse de calcul est plus rapide, presque une journée de travail. Les pièces à parois minces ne posent aucun problème (FLOW3D sur les produits à parois minces), les résultats du logiciel de retrait thermique sont précis, mais le flux du logiciel n'est pas aussi bon que flow3d et procast.

Applications typiques : rotules de direction automobile coulée à basse pression Optimisation des processus
Avantage : la technologie unique de "double grille" permet d'équilibrer efficacement l'efficacité des calculs (3 millions de grilles en 8 heures).
Limites : les écarts dans la prédiction du débit pour les systèmes de coulée complexes doivent être corrigés manuellement.

Flow3d

FLOW3D a été développé aux États-Unis et est largement utilisé. Il s'agit d'un logiciel polyvalent largement utilisé dans l'industrie aérospatiale, le moulage des métaux, les revêtements, les produits de consommation, les têtes de microjet d'encre, le transport maritime, les MEMS, l'hydraulique, etc. FLOW3D est utilisé dans le moulage sous pression avec une très grande précision, avec des paramètres raisonnables, et la précision de l'écoulement peut atteindre plus de 90%. FLOW3D utilise une méthode de dynamique des fluides très importante, telle qu'une stabilité améliorée et une technologie unique de suivi des surfaces libres (VOF), qui rend les résultats plus réalistes et plus proches du processus de moulage sous pression. FLOW3D est facile à utiliser, avec peu d'interfaces et de procédures, ce qui est une bonne chose. Le seul inconvénient est que le temps de calcul est plus long, généralement d'une journée à trois jours. Si le produit est très grand (500 mm*400 mm*300 mm), le calcul prendra près de quatre jours. Les exigences en matière de traitement des mailles sont également plus élevées. Comparé au logiciel coréen anycasting, tout le monde a l'impression que l'incarnation du flux est plus similaire. Mais la précision des détails est bien supérieure à celle d'Anycasting.

Validation de cas : précision de la prédiction des défauts de l'air laminé d'une coulée d'alliage de titane pour engins spatiaux 93%
Avantage de l'algorithme VOF : erreur de suivi de la surface libre <0,2 mm pour les pièces à parois minces.
Coût calculé : un boîtier de moteur de véhicule à énergie nouvelle (620 × 480 × 320 mm) ; durée de la simulation du processus complet : 98 heures.

Procast

Le logiciel de simulation du processus de coulée développé par la société américaine Procast Software UES (UNIVERSALENERGY SYSTEM). Il y a beaucoup de modules et il est rapide, mais le maillage est un peu anti-humain, les paramètres sont plus complets et il faut beaucoup de monde pour les saisir. Par rapport à d'autres logiciels d'IAO de simulation et d'analyse de moulage, la conduite d'une boîte de vitesses manuelle est plus automatique. En termes d'écoulement et de retrait thermique, les résultats de simulation du logiciel sont relativement précis, les réglages de paramètres conformes à la réalité peuvent être obtenus avec une précision de 90% ou plus. Plus encore.

Anycast

Anycasting est une nouvelle génération de logiciels avancés de simulation de coulée basés sur la plate-forme d'exploitation Windows, spécialement développés pour divers systèmes de simulation de processus de coulée. Après des années d'améliorations itératives, le logiciel dispose d'un puissant solveur Real Flow et d'une technologie de traitement tridimensionnel permettant de simuler une variété de processus de coulée, y compris la coulée sous pression, la coulée à basse pression, la coulée au sable, etc., afin de fournir aux utilisateurs des résultats d'analyse de simulation de coulée efficaces, précis et réalistes.

Huaji CAE

Huacasting CAE est un système logiciel intégré, situé à l'Université des sciences et technologies de Huazhong, après plus de 30 ans de recherche et de développement, et constamment amélioré et perfectionné dans la pratique de la production à long terme. S'appuyant sur la technologie de simulation numérique du processus de chargement et de solidification des pièces moulées, il permet d'analyser le processus et de prédire la qualité du processus de moulage et aide les artisans à optimiser le processus de moulage. Le logiciel simule le processus de chargement et de solidification des pièces moulées sur ordinateur et prédit les défauts susceptibles de se produire au cours du processus de moulage, tels que le rouleau d'air, l'emprisonnement du laitier, le rinçage du sable, le sous-dosage, la ségrégation à froid, le retrait, la contraction et le relâchement.

Avantage pour la localisation : Kit de procédé de moulage au sable couvrant les besoins des fonderies nationales de 90%
Données mesurées : corrélation entre la prédiction du retrait et les résultats de la tomodensitométrie industrielle R²=0,87
Mise à jour : le module d'accélération GPU augmente l'efficacité des calculs de 400%

Scénarios d'applications techniques typiques et quantification de la valeur

Optimisation du système de coulée

Dans le cadre d'un projet de coulée sous haute pression d'un bloc moteur, la simulation Flow3D a révélé un problème de collision métal-liquide dans la porte traditionnelle du ventilateur. Après optimisation, un système de coulée en escalier a été mis en place :
Réduction du taux de défauts des gaz de laminage de 121 TP3T à 2,31 TP3T
Prolongation de la durée de vie des moules 30%

Contrôle du processus de solidification

Simulation de solidification de pièces de fonderie ferroviaire à l'aide de Magmasoft en ajustant la disposition de la fonte à froid :
Le rendement du processus est passé de 68% à 82%
Le taux de réussite des contrôles radiographiques a augmenté de 18 points de pourcentage

Prévisions micro-organisationnelles

Prédiction réussie de la distribution de la taille des grains d'une roue en alliage d'aluminium basée sur le module de développement secondaire de Procast :
Erreur entre les valeurs mesurées et prédites < 1,5 niveau
L'optimisation du processus de traitement thermique permet d'économiser de l'énergie 22%

Frontières du développement technologique et recommandations en matière d'ingénierie

Couplage de champs multi-physiques : l'urgence de percer l'algorithme de couplage en temps réel champ d'écoulement-champ de contrainte-microstructure
Application du jumeau numérique : il est conseillé aux entreprises de mettre en place un système de validation en boucle fermée des paramètres du processus, des résultats de la simulation et des données d'inspection.
Percée des logiciels nationaux : l'IAO chinoise dans le domaine du moulage au sable a atteint le niveau international avancé, il est recommandé d'accorder la priorité à la prise en compte des éléments suivants