ProCAST软件是由美国USE公司开发的铸造过程的模拟软件,采用基于有限元(FEM)的数值计算和综合求解的方法,对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、应力场、电磁场进行模拟分析。
1.2ProCAST适用范围
ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造;高压、低压铸造;重力铸造、倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造;触变铸造、触变成型、流变铸造。
由于采用了标准化的、通用的用户界面,任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCASTTM进行分析和优化。它可以用来研究设计结果,例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置,冒口的位置和大小等。实践证明ProCASTTM可以准确地模拟型腔的浇注过程,精确地描述凝固过程。可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。
1.3ProCAST材料数据库
ProCASTTM可以用来模拟任何合金,从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金,以及非传统合金和聚合体。
除了基本的材料数据库外,ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分,从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。
1.4ProCAST模拟分析能力
可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。
ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题,为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程,使他们有机会看到型腔内所发生的一切,从而产生新的设计方案。其结果也可以在网络浏览器中显示,这样对比较复杂的铸造过程能够通过网际网络进行讨论和研究。
1.4.1缩孔
缩孔是由于凝固收缩过程中液体不能有效地从浇注系统和冒口得到补缩造成的。由于冒口补缩不足而导致了很大的内部收缩缺陷。ProCAST可以确认封闭液体的位置。使用特殊的判据,例如宏观缩孔或Niyama判据来确定缩孔缩松是否会在这些敏感区域内发生。同时ProCAST可以计算与缩孔缩松有关的补缩长度。在砂型铸造中,可以优化冒口的位置、大小和绝热保温套的使用。在压铸中,ProCAST可以详细准确计算模型中的热节、冷却加热通道的位置和大小,以及溢流口的位置。
1.4.2裂纹
铸造在凝固过程中容易产生热裂以至在随后的冷却过程中产生裂纹。利用热应力分析,ProCASTTM可以模拟凝固和随后冷却过程中产生的裂纹。在真正的生产之前,这些模拟结果可以用来确定和检验为防止缺陷产生而尝试进行的各种
设计。
1.4.3裹气
由于液体充填受阻而产生的气泡和氧化夹杂物会影响铸件的机械性能。充型过程中的紊流可能导致氧化夹杂物的产生,ProCAST能够清楚地指示紊流的存在。这些缺陷的位置可以在计算机上显示和跟踪出来。由于能够直接监视裹气的运行轨迹,从而使设计浇注系统、合理安排气孔和溢流孔变得轻而易举。
1.4.4冲砂
在铸造中,有时冲砂是不可避免的。如果冲砂发生在铸造零件的关键部位,那将影响铸件的质量。ProCAST可以通过对速度场和压力场的分析确认冲砂的产生。通过虚拟的粒子跟踪则能很容易确认最终夹砂的区域。
1.4.5冷隔及浇不足
在浇注成型过程中,一些不当的工艺参数如型腔过冷、浇速过慢、金属液温度过低等都会导致一些缺陷的产生。通过传热和流动的耦合计算,设计者可以准确计算充型过程中的液体温度的变化。在充型过程中,凝固了的金属将会改变液体在充型中的流动形式。ProCAST可以预测这些铸造充型过程中发生的问题,并且可以随后快速地制定和验证相应的改进方案。
1.4.6压铸模寿命
热循环疲劳会降低压铸模的使用寿命。ProCAST能够预测压铸模中的应力周期和最大抗压应力,结合与之相应的温度场便可准确预测模具的关键部位进而优化设计以延长压铸模的使用寿命。
1.4.7工艺开发和优化
1.4.8可重复性
1.5ProCAST分析模块
ProCAST是针对铸造过程进行流动-传热-应力耦合作出分析的系统。它主要由八个模块组成:有限元网格划分MeshCAST基本模块、传热分析及前后处理BaseLicense、流动分析Fluidflow、应力分析Stress、热辐射分析Rediation、显微组织分析Micromodel、电磁感应分析Electromagnetics、反向求解Inverse,这些模块既可以一起使用也可以根据用户需要有选择地使用。对于普通用户,ProCAST应有基本模块,流动分析模块,应力分析模块和网格划分模块。对于铸造模拟有更高要求的用户则需要有更多功能的其它模块。