anycasting铸造模流教程解析

方案的模拟分析 ， ｆ ． 找 最 为合
适 的 ｒ艺 ，以提 高铸 造 顷 。
图２ 原工 艺方案 示意
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所做 的 模拟 分析较 多 ，ｆ Ｉ ｌ 埘 从 饭 、转 动 等／ Ｊ ， ｆ ＇ ｌ ： 模 拟较 少 ，Ｉ 伏际 ｄ － ： Ｉ ｆ 从板 ｝ ｆ １ ＝ Ｊ 题 较 为 板 类 铸 件 质
１ ． 参 数设置
（ １ ）ｌ 殳置 町变 格 从 板 ｋ度 … （ 向 ）两 个 ： 域
Ｃ ： Ｉ 铸 造 工 艺
基于Ａ ｎ ｙ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ 软件的砂型 铸造模拟分析
侯 文伟 ，郑 宝堂
摘要 ：通 过 对 不 同工 艺方 案 的模 拟 分 析 ，直 观评 判 各种 方 案 的优 劣 ，节省投 产验 证 时 间 、缩短 周期 ， 节约生 产成 本。 通过 Ａ ｎ ｙ ｃ ａ ｓ ｔ Ｉ １ １ ｇ 软件 对铁路 贷车上 使 用的从 板工 艺方 案进 行计 算机 数 值模 拟 ， 分析其 所产 生的质 量缺 陷 采取 改进措 施 。

R44
31.86
D B H F
B’
厚度 主流道 : 45 mm
20.59
斜度 2˚ 8
初始设计
8
改进设计
凝固时间与补缩效果
▶ 产品拐角处的孤立液相 (局部分析)
凝固时间: 55.73 sec (fs : 0.28)
凝固时间: 50.96 sec (fs : 0.26)
孤立液相区
A
在产品拐角处的孤立液相区
5
235 mm
熔模铸造模拟
模拟策略
充型及凝固模拟
考虑方案 (共 12 种方案) 1. 采用内浇口: 3, 4, 7个 2. 内浇口位置与大小 3. 流道大小与形状 4. 充型温度等参数选择
模拟条件 1. 铸件材料: CF3 2. 铸型材料:陶瓷壳 (9~10 mm) 3. 浇铸温度 : 1550 ℃~1680℃ 4. 陶瓷壳预热: 1000℃ 分析步骤 1. 充型模式 2. 凝固模式及凝固顺序 3. 联合判据判断缩孔缩松 (Niyama判据, 有效补缩判据, 残余熔体模数判据等)
耐火纤维 0.5”
空气 空气 Temp (℃) 流道 空气体积对热量累计的作用
陶瓷壳 (9层)
Time (sec)
空气体积的作用
4
加热空气
浇铸系统设计案例介绍
▶ 几何造型及剖分网格模式
浇口杯 对称线 对称面
排气 (1个 /1件)
内浇口 (4个/ 1件)
零件 流道
200 mm
几何造型 (4 零件)
剖分数量 (430万)
第四次改进
14
第五次改进
改进设计及工艺出品率对比
▶ 改进设计降低总重提高工艺出品率
出品率 ↑ 缺陷 ↓

进行对称设置时，更改 比率（一般不推荐使用）
求解域一般默认即可，如
果设置对称就在比率中输
入相应的比率，如0.5、
0.25等，一般不做对称
设置，因为anycasting
的求解速度非常快，设置
对称后，在后处理中不能
恢复为完整的铸件，不利
于分析评估。
19
anycasting基本操作
20
点击划分可变网格后，可以看到砂箱、浇注系统、型腔的轮廓上
从UG中导出STL文件的步骤：
文件→导出→STL→快速成形→确定→设置文件存放的位置、文件
名称和文件格式→确定→选择实体→OK。
需要注意的是：铸件、浇an注yca系stin统g基和本冒操作口要分别导出。
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重点在于划分网格，设置浇口条件，设置热交换条 件等；难点在于划分可变（非均匀）网格。
anycasting基本操作
AnyCasting是韩国AnyCastingwindows操作平台的高级铸造 模拟软件系统，是专门针对各种铸造工艺过程开发的仿真系 统，可以进行铸造的充型、热传导和凝固过程的模拟仿真分 析。
anycasting基本操作
1
AnyCasting适合于多材质（铸钢、铸铁、铸造铝合金、 镁合金等），多种铸造方法（重力砂型铸造、重力倾转铸 造，金属型铸造、熔模铸造、高压铸造、低压铸造、挤压 铸造、真空压铸、半固态金属铸造、离心铸造、连续铸造、 电渣熔铸等）的模拟分析。借助AnyCasting，可以准确 预测浇不足、气孔、缩孔缩松、冷隔、夹渣、变形等缺陷； 指导浇冒口、冷却系统设计和模具设计；优化铸造过程工 艺参数；减少产品试模次数，降低铸造成本；提高产品质 量和市场竞争力。
14
anycasting基本操作

固相线
动模的温度场（动画）
分析：
定模的温度场（动画）
1、由于没有给定开、合模过程的时间参数，所以没有不能仿真开、合模过程，为了简化模型故将动、定模合并在一起 2、油冷却效果不明显，模具上局部仍然存在接近或超过固相线的高温区 18
冷却水路分析
▶模具温度的分析
C2.1
B A
B’ A’
蓄热部位
A-A’剖面
B A
B’ A’
收缩缺陷检查剖面
收缩缺陷
B-B’剖面 22
收缩缺陷分析
▶ RMM（残余熔体模数法） ▶ 收缩缺陷分析：基于RMM
残余熔体模数: 残余熔体模数:
残余熔体体积/残余熔体面积 →显示孤立的残余熔体 收缩缺陷
C
C’
C-C’剖面
收缩缺陷检查剖面
23
总结（1） 总结（
缺陷总结
卷气 收缩
24
总结（2） 总结（
模具
活塞
编号 线冷 点冷
浇道（546021mm3）
铸件（1.56874e+006mm3）
溢流槽（175878mm3）
5
分析策略
▶ 分析过程
▶ 第一步 充型过程分析 1、整体充型模式 2、局部充型模式 3、氧化夹渣分布 传热/ ▶ 第二步 传热/凝固过程分析 1、整体凝固过程 2、冷却水路效应 3、凝固收缩缺陷预测
共立精机压铸仿真分析报告
工艺 高压铸造 产品 连接盘（AA 380）
AnyCasting TM
1
几何模型分析
▶ 通过STL接口导入CAD模型
此两处本为抽真空作用面，但 是由于没有提供压射成型的压 力曲线工艺参数，所以未能考 虑真空压铸仿真
铸件 溢流槽

操作流程： CAD建模→anyPRE条件参数设置 →anySOLVER计算→anyPOST结果观看分析
anyPRE基→(设置实体格式
→设置铸型→设置求解域→划分网格→任务设定→
材料设置→初边条件设置→界面热交换条件设置→
浇口条件设置→重力设置→可选模块的选择→设置
anyMESH能编辑由anyPRE生成的网格文件，可以轻松 的修改网格信息而不改变几何模型。
在AnyCasting的五个模块中，直接使用的是anyPRE、 anySOLVER、anyPOST三个模块，anyDBASE模块在 anyPRE中设置材料属性、热交换系数等时候使用， anyMESH模块在需要修改网格信息才使用。
任务设定
常用选项
仿真条件设置
1）初边条件设置 注意一下浇口杯的初始温度，在这里设置的温度是浇注温度。
2）界面热交换条件设置（要点） 界面热交换系数可以默认设置，也可以根据需要自己设
置，涂层可以不激活，但是如果不激活涂层，在设置界面热 交换系数时必须要考虑涂层对界面热交换系数的影响。
3）浇口设置（要点） 按下空格键，光标变成十字形，再点击浇口就选中了浇口，
作为一个能概括铸造成型中熔体，模具和其他材料性能 的数据库管理程序，anyDBASE主要分为常规数据库和 用户数据库。常规数据库提供了具有国际标准的常用材 料性能，而用户数据库使用户能保存和管理修改或附加 的数据。用户能简单的选择感兴趣的材料而不需要输入 几百种不同的材料性能。另外，他还提供每种材料的传 热系数，提高了程序的方便性。
熔模铸造时模 壳厚度的设置
导入的文件中有模型，实 体设置的时候定义了模型 的情况下启用该选项。
进行对称设置时，更改
比率（一般不推荐使用）

精
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4）重力设置
根据实际情况选对重力方向。
5）可选模块
可选模块的选择依据是看该模块是否出现在仿真的过程中
以及仿真的需要。
在进行充型过程仿真时可以选择“流体流动模型”、“氧
化夹渣模型”，凝固过程仿真可以选择“收缩模型”、“微
观组织模型”、“偏析模型”，当仿真的类型包括充型和凝
固时，可以同时激活以上几种类型。当进行压铸仿真时，可
精
4
作为AnyCasting的求解器，anySLOVER能够根据设定 计算流场和温度场。铸造成型模拟包括计算熔体充型过 程的流动分析和熔体凝固过程的传热/凝固分析。只有 在两个分析都准确的前提下才能正确预测可能造成缺陷 的区域。
精
5
作为AnyCasting的后处理器，anyPOST通过读取 anySOLVER中生成的网格数据和结果文件在屏幕上输 出图形结果。使用anyPOST，可以用二维和三维观察 充型时间，凝固时间，等高线（温度、压力、速率）和 速度向量；也可以用传感器的计算结果来创建曲线图。 这个程序具备动画功能，使用户把计算结果编辑成播放 文件，通过卓越的结果合并功能来观察各种二维或三维 的凝固缺陷。另外，相关资料可以保存成新的文件用来 将来的复试。
精
6
作为一个能概括铸造成型中熔体，模具和其他材料性能 的数据库管理程序，anyDBASE主要分为常规数据库和 用户数据库。常规数据库提供了具有国际标准的常用材 料性能，而用户数据库使用户能保存和管理修改或附加 的数据。用户能简单的选择感兴趣的材料而不需要输入 几百种不同的材料性能。另外，他还提供每种材料的传 热系数，提高了程序的方便性。
精
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2）界面热交换条件设置（要点） 界面热交换系数可以默认设置，也可以根据需要自己设

最大尺寸比率 因子
网格大小
用户指定区域
网格生成 (续)
• 统一 vs. 可变网格
– 提高精度 – 缩短模拟计算时间
300
可变网格
250 200 150 100 50
统一网格
With Without
0 X axis
网格总数
· 可变网格 · 统一网格 113 × 70 × 36 = 284,760 268 × 142 × 70 = 2,663,920
– 旋转角度 : 起始角度, 终止角度 – 旋转速度 : 常数, 变量 (角度, 时间, 充型率) （单位：r.p.m）
模拟条件 (设置设备)
• 传感器
– 检查特定位置的结果 – 速度，压力，温度值
传感器信息
传感器列表
传感器
截面
鼠标选择模式
模拟条件 (设置设备)
• 制动器
– 设定指定的实体为制动器 – 输入数据 : 作用时间, 指定容器的体积分数. – 当从浇包直接浇注时，设定体积分数
氧化物的数量 氧化物的产生速率
2. 氧化夹渣 (凝固过程) :
氧化物的多少决定于金属液的温度
可选模块 (循环工艺)
• 循环工艺 (分析类型)
– 热/凝固分析 – 热/凝固分析 + 充型分析 （一般情况下，仅最后一个循环要计算热/凝固分析 + 充型分析，其余循环只需计算热/凝 固分析）
•
事件
– – – – – – – 抽芯 取件 开型 喷涂 吹气 合型 等待 Disassemble Remove Die-Open Spraying Air-blowing Die-Close Lead Time
铸型 : 盒型 网格 : 大于 300,000

强大的数据库系统
常规数据库
包含世界上所有的合金标准
黑色金属 标准. : JIS KS ASTM AISI DIN BS ANFOR UNI SIS 铸钢, 铸铁 有色金属 Spec. : AA ASTM JIS KS UNS SAE ISO DIN 铝合金,镁合金, 铜合金, 锌合金 非金属l : 各种型砂, 陶瓷 功能材料 :
上海东方路818号众城大厦1508室 电话： 021-58205816 58206196 传真：021-58206386
AnyCasting 深圳办事处
马洪亮 项目工程师
深圳市宝安区龙华镇东环二路城市明珠13栋B座19D室 电话： 0755-29575304 传真：0755-29575304
8、选择模具的预热温度
9、可选择模拟预测的内容，如观察氧化夹渣，观察收缩， 观察循环铸造等等
10、输入压铸的工艺参数，如低速区长度、速度，高速区长 度、速度等等
11、冷却水管（冷却/加热油管）的设置，包括水量，开关时 间等信息
12、结果文件的输出
AnyCasting 联系方式
AnyCasting Co., Ltd.
▶ AnyPRE
将铸造型腔的三维几何图形导入，例如高压压铸中：铸件、流道、渣包的三维几何图 形导入，作为模拟的对象。选择铸件铸型（模具）材质、铸造初始条件、铸造工艺类 型asting具有非常强大的数据库，例如：在其中选出压铸件采用合金及模具钢的 材质，材料热物性参数的准确性直接影响到模拟结果的准确性。
1、流动充型的时间及过程； 2、气体包卷的部位； 3、充型过程中的温度场，速度场，压力场； 4、氧化夹渣物的形成及残留部位； 5、凝固的时间及过程； 6、孤立液相区的位置； 7、收缩缺陷预测； 8、模具温度变化； 9、感应器功能等局部细节的测试及显示功能。

然后设置浇注温度和速度，在高级选项中可以设置浇口面的大 ห้องสมุดไป่ตู้。
4）重力设置 根据实际情况选对重力方向。 5）可选模块 可选模块的选择依据是看该模块是否出现在仿真的过程中 以及仿真的需要。 在进行充型过程仿真时可以选择“流体流动模型”、“氧 化夹渣模型”，凝固过程仿真可以选择“收缩模型”、“微 观组织模型”、“偏析模型”，当仿真的类型包括充型和凝 固时，可以同时激活以上几种类型。当进行压铸仿真时，可 以激活压室模型，进行离心铸造仿真时必须激活离心铸造模 型。
操作流程： CAD建模→anyPRE条件参数设置 →anySOLVER计算→anyPOST结果观看分析
anyPRE基本操作
操作界面
仿真流程：文件→导入STL文件→(设置实体格式
→设置铸型→设置求解域→划分网格→任务设定→
材料设置→初边条件设置→界面热交换条件设置→
浇口条件设置→重力设置→可选模块的选择→设置
AnyCasting是韩国AnyCasting公司自主研发的基于windows 操作平台的高级铸造模拟软件系统，是专门针对各种铸造工 艺过程开发的仿真系统，可以进行铸造的充型、热传导和凝 固过程的模拟仿真分析。
AnyCasting适合于多材质（铸钢、铸铁、铸造铝合金、 镁合金等），多种铸造方法（重力砂型铸造、重力倾转铸 造，金属型铸造、熔模铸造、高压铸造、低压铸造、挤压 铸造、真空压铸、半固态金属铸造、离心铸造、连续铸造、 电渣熔铸等）的模拟分析。借助AnyCasting，可以准确 预测浇不足、气孔、缩孔缩松、冷隔、夹渣、变形等缺陷； 指导浇冒口、冷却系统设计和模具设计；优化铸造过程工 艺参数；减少产品试模次数，降低铸造成本；提高产品质 量和市场竞争力。
熔模铸造时模 壳厚度的设置

▶ 第二步 传热/凝固过程分析 1、整体凝固过程 2、冷却水路效应 3、凝固收缩缺陷预测
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点冷油路流量: 100 ml/s
线冷油路流量: 100 ml/s
冷却油路设置
充型过程分析
充型过程整体模式（充型时间）
定模侧（动画）
铸件压射总时间：0.4421s程分析
充型过程整体模式（充型顺序）
模具预热温度 180℃ 稳态模温（工作温度） 280℃ 模次（达到稳态模温） 5次
模具预热、冷却介质
编介
流
号质
量
时间 温度 开 关 入口
出口
油 100 ml/s 连续 120 ℃ 160 ℃
压室工艺参数 卧式冷室压铸机 压室参数 压室长度(LS) 20 压室直径(DS) 100 压室截面积
金属液控制参数 金属液总量(Wcast) 6.5kg 压室充满度(fs) 42%
9
充型过程分析
▶充型过程局部模式
低速阶段，时刻0.371s
分析：
1、随着低速阶段的继续进行，中间主流道 G1先得到填充并开始填充铸件型腔部分， 而两侧的次流道G2、G3落后，尤其是G3还 没有完全充满
2、G3可适当调整至距主浇道G1更近的位置
10
充型过程分析
▶充型过程局部模式
高速阶段，时刻0.374s
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冷却水路分析
▶模具温度的分析
B A
模具剖切位置
C2.1
B’ A’
蓄热部位
A-A’剖面
在此处增加冷却水路
C1 (线冷)
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B-B’剖面
模具上的温度分布
冷却水路分析
▶模具温度的分析
E
蓄热部位
D
C2.1