CAE-Simulationsanalyse - Zhejiang Ningbo Hexin konzentriert sich auf Niederdruckguss, Schwerkraftguss, Druckgussformenbau, Aluminiumgie?erei

Was ist das Gie?en (Hochdruck-Druckguss, Kokillenguss, Niederdruckguss) auf die Verwendung von CAE-Simulation Simulation Analyse

Beim Druckguss, Niederdruckguss und Schwerkraftguss (einschlie?lich Sand-/Metallguss) wird die CAE-Simulation als zentrales digitales Werkzeug für die gekoppelte numerische Simulation des gesamten Gie?prozesses verwendet, indem ein dreidimensionales Modell erstellt wird, das die Formen, die Gussteile und das Angusssystem umfasst. Zu den wichtigsten Analysemodulen geh?ren:Simulation des Ladevorgangs(Analyse von Flie?mustern von Flüssigmetall, Vorhersage von Kaltentmischung und Gasumhüllung),Simulation des Gerinnungsprozesses(Analyse des Temperaturfeldes und der Erstarrungsfolge, Vorhersage der Schrumpfung) undSimulation von Spannung/Verformung(Vorhersage von thermischen Spannungen, Eigenspannungen und Verformungen). Zur Charakterisierung von Prozessen.Druckguss-CAE konzentriert sich auf die Hochgeschwindigkeitsformfüllung und die Analyse von Luftwalzen, die W?rmebilanz der Form und die Optimierung der Kühlung.；Niederdruckguss-CAE konzentriert sich auf die pr?zise Steuerung des Luftdruckfeldes, die sequenzielle Erstarrung und die Schrumpfungssimulation.；CAE für den Schwerkraftguss mit Schwerpunkt auf dem natürlichen Flie?regime unter Schwerkraft, Erstarrungspfaden und der Bewertung der Effizienz des SpeisereinsatzesDie grundlegende Aufgabe besteht in der wissenschaftlichen Vorhersage von Fehlern und der Optimierung von Prozessparametern und Formenbau. Die grundlegende Aufgabe besteht in der wissenschaftlichen Vorhersage von Fehlern, der Optimierung von Prozessparametern und der Formgestaltung, um die Gussqualit?t deutlich zu verbessern, Entwicklungszyklen zu verkürzen und die Kosten für Versuche und Fehler zu reduzieren.

TemperatursimulationCAE-Simulation Temperatursimulation beim Aluminiumgie?en

Die Temperatursimulationsanalyse des Aluminiumgusses ist eine Methode zur dynamischen Simulation des Flüssigkeitsflusses, der Erstarrung und der Temperaturver?nderungen im Gie?prozess mittels numerischer Computersimulation. Sie basiert auf den Prinzipien der Thermodynamik und der Fluiddynamik, erstellt ein dreidimensionales Modell des Gie?formsystems, analysiert quantitativ die Geschwindigkeit der Aluminiumflüssigkeitsfüllung, den Erstarrungsgradienten, die thermische Fugenverteilung und potenzielle Schrumpfungsdefekte, um das Design des Gie?systems zu optimieren, die Kühlbedingungen zu kontrollieren und die digitale Vorhersage des Gie?prozesses und die Qualit?tsverbesserung zu realisieren.

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FüllstromsimulationCAE-Simulation der Füllstr?mung beim Aluminiumguss

Die Str?mungssimulationsanalyse beim Aluminiumguss ist ein wichtiges Mittel zur hochpr?zisen numerischen Simulation des Str?mungszustands der Aluminiumflüssigkeit w?hrend des Füllvorgangs im Gie?system unter Verwendung der Computational Fluid Dynamics (CFD)-Technologie. Durch die Erstellung eines vollst?ndigen dreidimensionalen Modells, das Anschnitt, Anguss und Hohlraum umfasst, simuliert die Analyse dynamisch die Str?mung des flüssigen Aluminiums an der freien Oberfl?che, das Ph?nomen des Luftwalzens, die Entwicklung von Turbulenzen und die Temperaturver?nderung und zeigt genau den Entstehungsmechanismus und die Lage von Defekten wie Flüssigkeitsabscheidung, Kaltentmischung, Lufteinschluss und oxidierte Schlacke usw., die w?hrend des Füllvorgangs auftreten k?nnen, um eine wissenschaftliche visuelle Grundlage für die Optimierung der Auslegung des Gie?systems, die Kontrolle der Füllgeschwindigkeit und die Verbesserung der inneren Qualit?t des Gussteils zu schaffen. und Entscheidungsunterstützung.

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Barometrische SimulationsanalyseCAE-Simulation von Aluminium-Gusswalzen Gas-Simulationsanalyse

Die Gas-Simulationsanalyse beim Aluminiumguss ist der Einsatz der Mehrphasenstr?mungstechnologie (Computational Fluid Dynamics, CFD), speziell zur Verfolgung und Analyse des Gie?vorgangs von Luft oder Hohlraumgas durch das flüssige Aluminium, das an der Bildung von Porosit?tsdefekten bei der Bildung eines feinen Simulationsprozesses beteiligt ist. Es kann die komplexen Str?mungsmuster wie Spritzer, Konvergenz und Wirbel an der turbulenten Front des flüssigen Aluminiums genau simulieren, indem es ein Zweiphasenmodell “flüssiges Aluminium - Gas” oder “flüssiges Aluminium - Gas - Oxid” konstruiert und die Beteiligung, Fragmentierung, Koaleszenz und das Auftriebs- und Entweichverhalten des Gases dynamisch erfasst. Genaue Vorhersage der Gr??e, Lage und Verteilungswahrscheinlichkeit der Gasl?cher im Gussteil. Diese Analyse ist ein wichtiges digitales Werkzeug für die Optimierung des Gie?systems (z. B. zur Vermeidung von Turbulenzen), die Festlegung angemessener Entlüftungsschemata und Prozessparameter zur Minimierung sch?dlicher Gaseinschlüsse und zur Verbesserung der metallurgischen Qualit?t und der Betriebsleistung von Gussteilen.

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SchrumpfungssimulationCAE-Simulation der Schrumpfung von Aluminiumguss

Die Analyse der Schrumpfungssimulation beim Aluminiumguss ist eine wichtige Simulationstechnik, die auf den Prinzipien der W?rmeübertragung und der Erstarrungsschrumpfung basiert, um die Hohlraumdefekte vorherzusagen, die sich w?hrend der Erstarrung aufgrund der Flüssigkeitsschrumpfung und der Erstarrungsschrumpfung ohne ausreichende Schrumpfung des flüssigen Metalls im Gussstück bilden. Die Analyse erfolgt durch die Konstruktion eines genauen dreidimensionalen Modells des Gusskanalsystems, die Kopplung des Temperaturfeldes, des Feldes der Festphasenrate und des Flüssigkeitsstr?mungsfeldes und die dynamische Verfolgung der Erstarrungssequenz und der Bildung isolierter Flüssigphasenzonen, um die Gr??e, Morphologie und r?umliche Verteilung von Volumendefekten wie Lunker und Lunkerauflockerung genau vorherzusagen. Das Hauptziel besteht darin, die Position und Gr??e des Speisers, die Anordnung des kalten Eisens und die Parameter des Gie?prozesses wissenschaftlich zu bewerten und zu optimieren, um eine aktive Steuerung des Erstarrungspfades und des Schrumpfungskanals zu erreichen und schlie?lich eine dichte und solide innere Organisation des Gussteils zu erhalten.

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CAE-Simulationsanalyse im Gusswesen

He Xin Mould hat bereits in der Phase der WerkzeugentwicklungCAE (Computer Aided Engineering) – Simulationsanalyse im GussverfahrenDurch die Erstellung eines dreidimensionalen numerischen Modells, das die Gussform, die Gussteile sowie das Anguss- und überlaufsystem umfasst, wird eine multiphysikalische gekoppelte Simulation des gesamten Gussprozesses durchgeführt. Der zentrale Nutzen der CAE-Simulation liegt darin, dassFehler bereits vor der Bearbeitung der Form vorhersagen und die Prozessparameter optimieren, wodurch die für die herk?mmliche Trial-and-Error-Methode erforderlichen 4 bis 6 Durchl?ufe mit Formtests und Formkorrekturen auf innerhalb von 2 Runden, wodurch sich die Entwicklungszeit pro Form um mehr als 30% verkürzt und die Kosten für die Formprüfung um etwa 40% gesenkt werden.

Die CAE-Simulationskompetenzen von He Xin decken die drei Verfahren Hochdruckguss, Niederdruckguss und Schwerkraftguss ab. Auf der Grundlage führender Simulationsplattformen wie ProCAST, MAGMASOFT, Flow-3D und AnyCasting k?nnen folgende Aufgaben durchgeführt werden:Simulation des Gussflusses, Analyse der Erstarrung und Abkühlung, Vorhersage von Gasblasen, Beurteilung von Hohlr?umen und Porosit?t, Berechnung von thermischen Spannungen und VerformungenFünf zentrale Analysemodule. Die Simulationsergebnisse dienen als direkte Grundlage für die Auslegung des Angusssystems, die Anordnung der Kühlkan?le, die Entlüftungskonzepte und die Festlegung der Prozessparameter und erm?glichen so den übergang von einem "empirischen Trial-and-Error"-Ansatz zu einem "datengesteuerten" Modell bei der Werkzeugentwicklung.

Simulierte Positionierung:Die CAE-Simulation ist kein Ersatz für Formversuche, sondern wandelt diese von einer "Designvalidierung" in eine "Best?tigung des Prozessfensters" um. Die Erfahrungen von He Xin zeigen, dass eine gründliche Simulationsanalyse die Anzahl der Testlauf-Korrekturen von branchenüblichen 4 bis 6 Durchl?ufen auf weniger als 2 Durchl?ufe senken kann; dennoch ist letztendlich ein Testlauf erforderlich, um die Feinabstimmung der Prozessparameter unter realen Produktionsbedingungen zu best?tigen.

Die vier zentralen Simulations- und Analysemodule

CAE-Simulation im Bereich GusstechnikFüllung → Erstarrung → Defekte → SpannungenEs werden vier physikalische Prozesse abgewickelt, wobei die Daten zwischen den einzelnen Modulen miteinander verknüpft sind und gemeinsam ein vollst?ndiges System zur digitalen Verifizierung des Gussprozesses bilden:

Simulation der Füllstr?mung

Auf der Grundlage der CFD (Computational Fluid Dynamics) werden die Navier-Stokes-Gleichungen gel?st, um den Str?mungsverlauf, die Verteilung der Füllgeschwindigkeit und die Form der freien Oberfl?che der Metallschmelze im Gie?system und im Formhohlraum zu simulieren. Es erm?glicht die Vorhersage von Gussfehlern wie Kaltstellen, Unterfüllung und Flie?spuren sowie die Ausgabe von Daten zu Füllzeit, Str?mungsgeschwindigkeitsfeld und Temperaturfeld, um die Optimierung der Position und des Querschnitts des Angusses zu unterstützen.

Analyse der Erstarrung und Abkühlung

Kopplung der L?sung der W?rmeübertragungsgleichung mit der Freisetzung der latenten Erstarrungsw?rme zur Berechnung der Temperatur-Zeit-Kurven, der Erstarrungsreihenfolge und der Verteilung des Festphasenanteils in den verschiedenen Bereichen des Gussteils. Identifizierung isolierter Flüssigphasenbereiche und von W?rmestaus sowie Vorhersage der Neigung zu Schrumpfhohlr?umen und -porosit?t; Quantifizierung der Fehlerwahrscheinlichkeit mittels des Niyama-Kriteriums oder der Methode des Festphasenanteilsgradienten zur Optimierung der Anguss- und Kühlkernanordnung.

Gasansammlungen und Oxidationsschlacke

Mithilfe der Mehrphasenstr?mungssimulation (VOF-Methode) wird die Grenzfl?che zwischen flüssigem Aluminium und Gas verfolgt, um das Einziehen, Aufbrechen, Zusammenballen und Aufsteigen des Gases w?hrend des Formfüllvorgangs zu simulieren. Die quantitativen Ergebnisse zu Position der Gasblasen, Gasvolumenanteil und Verweilwahrscheinlichkeit dienen als Grundlage für die Optimierung der Anordnung von Entlüftungskan?len und -stopfen sowie für die Anpassung der Gie?geschwindigkeitskurve.

Spannung und Verformung

Kopplung des Temperaturfeldes mit dem mechanischen Feld zur Berechnung der thermischen Spannungsverteilung, der Restspannungswerte und der Verformungsgr??en von Gussteilen w?hrend des Erstarrungs- und Abkühlungsprozesses. Vorhersage des Risikos thermischer Risse (basierend auf dem HCS-Index für die Anf?lligkeit gegenüber thermischen Rissen) sowie von Ma?abweichungen als Grundlage für die Auslegung der Gegenverformung von Formen und die Festlegung von W?rmebehandlungsverfahren.

Schwerpunkte der CAE-Simulation bei drei Gussverfahren

Die Mechanismen der Formfüllung und die Fehlermuster unterscheiden sich je nach Gie?verfahren erheblich, und die Schwerpunkte sowie die entscheidenden Bewertungskriterien der CAE-Simulationen sind jeweils unterschiedlich:

CAE-Simulation im Druckguss

Füllgeschwindigkeit50–100 m/s (Innenanguss)

Füllzeit0,01–0,2 s

KernanalyseHochgeschwindigkeits-Luftstrom + W?rmeausgleich

Empfohlene SoftwareFlow-3D / MAGMASOFT

Entscheidende KriterienVolumenanteil der Restgase

Anforderungen an das RasterDünnwandige Bereiche ≥ 3 Schichten

Die zentrale Herausforderung beim CAE im Druckguss liegt darin, dassHochgeschwindigkeits-Turbulenz-FüllverfahrenGenaue Simulation. Schwerpunkte der Simulation: ① Füllreihenfolge – Sicherstellung einer synchronen Befüllung aller Angussstellen, um lokale vorzeitige Erstarrung und damit Kaltstellen zu vermeiden; ② Luftverfolgung – Quantitative Analyse der Gasabflusswege im Formhohlraum zur Bewertung der Wirksamkeit von überlauf- und Entlüftungskan?len; ③ Thermisches Gleichgewicht der Form – Simulation der Temperaturverteilung in der Form nach kontinuierlicher Produktion (15–30 Formzyklen), Optimierung der Kühlkanalparameter und Stabilisierung der Formtemperatur innerhalb des Prozessfensters von 180–220 °C.

CAE-Simulation im Niederdruckgussverfahren

Füllgeschwindigkeit0,05 bis 0,5 m/s

Ladedruck0,02 bis 0,08 MPa

KernanalyseSequentielle Erstarrung + Schrumpfausgleichseffizienz

Empfohlene SoftwareProCAST / MAGMASOFT

Entscheidende KriterienNiyama-Richtlinie / Festphasenanteilsgradient

Anforderungen an das RasterVerdichtung des Anguss-Nachfüllbereichs

Der Kern des CAE im Niederdruckguss liegt inSequentielles Erstarren und DruckausgleichKopplungsanalyse. Schwerpunkte der Simulation: ① Entwicklung des Temperaturfeldes – Simulation der Temperaturverteilung im Aufsteigrohr und am Anguss, um sicherzustellen, dass die Ausgleichskan?le w?hrend des gesamten Erstarrungsprozesses frei bleiben; ② Vorhersage von Schrumpfhohlr?umen und -porosit?t – Quantifizierung der Neigung zur Porosit?tsbildung anhand der Niyama-Richtlinie (Grenzwert < 0,8–1,0 √K·s/mm) sowie Optimierung des Nachdruckdrucks (0,1–0,3 MPa) und der Nachdruckzeit; ③ Gleichm??igkeit der Formfüllung – Regelung der Geschwindigkeit der Schmelzefront auf ≤ 0,5 m/s, um das Einziehen von Oxidschichten durch Turbulenzen an der freien Oberfl?che zu vermeiden.

Schwerkraftguss – CAE-Simulation

LadeenergiePotenzielle Energie der Schwerkraft

Gie?temperatur680–750 °C (A356)

KernanalyseGie?system + Effizienz der Angusskan?le

Empfohlene SoftwareAnyCasting / ProCAST

Entscheidende KriterienErstarrungsreihenfolge + effektive Entfernung des Angusses

Anforderungen an das RasterLokale Verdichtung am Angusshals

Der Schwerpunkt des CAE im Schwerkraftguss liegt aufGeometrische Parameter des Gie?systemszusammen mitEffizienz der Schrumpfausgleichsma?nahmen am AngussOptimierung. Schwerpunkte der Simulation: ① Str?mungsverhalten des Gie?systems – Simulation der Str?mungsgeschwindigkeitsverteilung in den Quer- und L?ngskan?len, Vermeidung von Turbulenzen und Lufteinschlüssen sowie Gew?hrleistung einer gleichm??igen Formfüllung; ② Schrumpfausgleich durch Anguss – überprüfung anhand einer Erstarrungssimulation, ob Position und Abmessungen des Angusses alle Warmstellen abdecken, sowie Berechnung der effektiven Schrumpfausgleichsstrecke des Angusses (in der Regel das 3- bis 5-fache der Wandst?rke); ③ Gasentwicklung im Sandkern – Bei Harzsandkernen müssen die Auswirkungen der Gasentwicklung auf die Formfüllung und die Erstarrung berücksichtigt und die Entlüftungskan?le optimiert werden.

CAE-Simulations-Software-Toolchain

Je nach Gussverfahren und Analyseanforderungen setzt He Xin verschiedene spezialisierte CAE-Simulationsprogramme ein, die sich in ihren Schwerpunkten erg?nzen:

Name der Software	Zentrale St?rken	Anwendbare Verfahren	Besondere Funktionen	Gittertyp
MAGMASOFT	Hohe Genauigkeit bei der Erstarrungs- und Spannungsanalyse, pr?zise Simulation des Temperaturfeldes in der Form	Druckguss, Niederdruckguss, Schwerkraftguss	Analyse des thermischen Gleichgewichts über mehrere Zyklen, Vorhersage der Mikrostruktur	FDM – Finite-Differenzen-Verfahren
ProCAST	Starke Kopplungsf?higkeiten zwischen verschiedenen physikalischen Feldern, pr?zise Berechnung der Strahlungsw?rmeübertragung	Niederdruck, Schwerkraft (einschlie?lich Sandformen)	Vorhersage von Hei?rissen, Simulation der Kornstruktur, Kompensation von Rückverformungen	FEM – Finite-Elemente-Methode
Flow-3D	H?chste Genauigkeit bei der Verfolgung freier Oberfl?chen, führend bei der Simulation des Hochgeschwindigkeits-Formfüllvorgangs	Druckguss	TruVOF-Verfahren, quantitative Analyse des Volumenstroms, Verfolgung der Oxidationsschicht	FVM + FAVOR
AnyCasting	Einfache Bedienung, schnelle Berechnung, geeignet für schnelle Iterationen	Schwerkraft, Unterdruck	Assistent zur Angussoptimierung, paralleler Vergleich mehrerer Varianten	FDM – Finite-Differenzen-Verfahren

Standardablauf für die CAE-Simulationsanalyse

Die CAE-Simulationen von He Xin erfolgen nach standardisiertenFünf-Schritte-Analyseprozess, um die Reproduzierbarkeit der Simulationsergebnisse und deren Nutzen für die technische Planung sicherzustellen:

Geometrische Vorverarbeitung

Importieren Sie die 3D-Modelle der Gussteile und Formen, extrahieren Sie die Fluid- und Festk?rperbereiche des Angusssystems, der Gussteile und der Formen, führen Sie eine Netzunterteilung durch (bei dünnwandigen Bauteilen ist eine Netzdichte von ≥3 Schichten sicherzustellen) und legen Sie den W?rmeübergangskoeffizienten an der Grenzfl?che fest (Gussteil–Form: 500–2000 W/m2·K).

Materialien und Randbedingungen

W?hlen Sie die Aluminiumlegierungssorte (A356 / A380 / ZL101 usw.) aus, legen Sie die thermophysikalischen Parameter fest (Temperatur der Flüssigphasengrenze, Temperatur der Festphasengrenze, Latentw?rme, Viskosit?tskurve) und konfigurieren Sie die Gie?temperatur, die Vorheiztemperatur der Form sowie die Füllgeschwindigkeit und die Druckkurve.

Berechnung

Starten Sie den Multiphysik-Kopplungsl?ser und berechnen Sie nacheinander die Str?mung w?hrend des Füllvorgangs, das Temperaturfeld und den Erstarrungsprozess. Typische Rechenzeit: Analyse des Füllvorgangs beim Druckguss 2 bis 4 Stunden, Analyse der Erstarrung beim Niederdruckguss 4 bis 8 Stunden (abh?ngig von der Anzahl der Gitterzellen und der Hardwarekonfiguration).

Nachbearbeitung der Ergebnisse

Visualisierung der Füllreihenfolge, des Temperaturfeldes, der Verteilung des Festphasenanteils, der Positionen von Hohlr?umen und Porosit?ten, des Volumenanteils der eingeschlossenen Gase sowie der Spannungsverteilung. Extraktion der Werte der wichtigsten Beurteilungskriterien (Niyama-Zahl, Volumenanteil der Restgase, Index der Anf?lligkeit für thermische Risse) und Erstellung eines Berichts zur Vorhersage von Defekten.

Iterative Prozessoptimierung

Die Parameter des Gie?systems (Fl?che des inneren Angusses, Position der überlaufrinne), die Kühlparameter (Durchflussmenge der Kühlkan?le, Wassertemperatur) oder die Prozessparameter (Gie?temperatur, Füllgeschwindigkeit) werden auf der Grundlage der Simulationsergebnisse angepasst; anschlie?end wird eine erneute Simulation zur überprüfung durchgeführt, bis die Fehlerprognose den Qualit?tsanforderungen entspricht.

Wichtige Simulationsparameter und Randbedingungen

Die Genauigkeit der CAE-Simulation h?ngt in hohem Ma?e ab vonDie Angemessenheit der Festlegung der Randbedingungen. Im Folgenden sind die von He Xin auf der Grundlage tats?chlicher Produktionsdaten kalibrierten Schlüsselparameter für die Simulation aufgeführt, die sicherstellen, dass die Abweichungen zwischen den Simulationsergebnissen und den Ergebnissen der physischen Formversuche innerhalb eines akzeptablen Bereichs bleiben:

Parameterkategorien	Parametername	Typische Werte / Bereich	Auswirkungen auf die Simulationsgenauigkeit
Thermische Eigenschaften	A356 Temperatur der Flüssigphase	615 °C	Einfluss auf die Bestimmung des Gerinnungsbeginns
Thermische Eigenschaften	A356 Temperatur der Festphasenlinie	555 °C	Einfluss auf den Endpunkt der Erstarrung und die Schlie?zeit des Schrumpfkanals
Thermische Eigenschaften	Latente Schmelzw?rme (A356)	389 kJ/kg	Einfluss auf die Erstarrungszeit und die Berechnung des Temperaturfeldes
Benutzeroberfl?che	W?rmeübergangskoeffizient zwischen Gussstück und Form	500–2000 W/m2·K	direkter Einfluss auf die Abkühlgeschwindigkeit und die Erstarrungsreihenfolge
Benutzeroberfl?che	Formwerkzeug – W?rmeübergangskoeffizient des Kühlwassers	3000–8000 W/m2·K	Einfluss auf das thermische Gleichgewicht der Form
Kunsthandwerk	Gie?temperatur (A356)	700–740 °C	Einfluss auf die Füllf?higkeit und die Erstarrungszeit
Kunsthandwerk	Vorheiztemperatur der Form	180–250 °C (Druckguss) / 150–200 °C (Niederdruck)	Einfluss auf die Füllvollst?ndigkeit und die Erstarrungsgeschwindigkeit
Kunsthandwerk	Füllgeschwindigkeit beim Druckguss	50–100 m/s (Innenanguss)	Einfluss auf das Luftvolumen und die Oberfl?chenqualit?t
Kunsthandwerk	Niederdruck-Haltedruck	0,1 bis 0,3 MPa	Einfluss auf die Effizienz der Schrumpfungskompensation und die Neigung zur Schrumpfung
Kriterium	Niyama-Schwellenwert	< 0,8–1,0 √K·s/mm	Schwellenwert für die Beurteilung von Schrumpfung; unterhalb dieses Wertes besteht ein Schrumpfungsrisiko
Kriterium	Volumenanteil der Restgase	< 2% (Sicherheitskomponente)	Quantitative Kennzahlen für Porenfehler
Kriterium	Index für die Empfindlichkeit gegenüber thermischer Rissbildung (HCS)	< 1,0 (geringes Risiko)	Schwellenwerte für die Bewertung des Risikos thermischer Rissbildung

H?ufig gestellte Fragen zur CAE-Simulationstechnik

F: Wie gro? ist die Abweichung zwischen den CAE-Simulationsergebnissen und den Ergebnissen der tats?chlichen Formversuche? Sind sie zuverl?ssig?

Die praktischen Erfahrungen von He Xin zeigen, dass bei angemessener Festlegung der Randbedingungen (die W?rmeübergangskoeffizienten an den Grenzfl?chen wurden anhand von Produktionsdaten kalibriert) die Vorhersagegenauigkeit von CAE-Simulationen hinsichtlich der Position von Schrumpfhohlr?umen und -porosit?ten bei über 85% und die Vorhersagegenauigkeit für Füllfehler (Kaltstellen, Unterfüllung) bei über 90% liegt. Die Hauptursachen für Abweichungen liegen in folgenden Punkten: ① Der W?rmeübergangskoeffizient an der Grenzfl?che ?ndert sich dynamisch in Abh?ngigkeit von der Formtemperatur und dem Zustand der Beschichtung, w?hrend in der Simulation üblicherweise ein konstanter Wert angenommen wird; ② Die tats?chliche Viskosit?t der Aluminiumschmelze weicht aufgrund des Gasgehalts und der Oxid-Einschlüsse vom theoretischen Wert ab; ③ Betriebsschwankungen in der Produktion (Gie?temperatur ±10 °C, Gleichm??igkeit der Formvorw?rmung) lassen sich in der Simulation nur schwer vollst?ndig nachbilden. Daher verfolgt He Xin die Strategie "Simulation als Orientierungshilfe, Testguss zur Best?tigung der Grenzwerte" – die Simulation dient der Auswahl von L?sungsans?tzen und der Optimierung der Konstruktionsrichtung, w?hrend der Testguss der abschlie?enden Verifizierung und der Feinabstimmung der Prozessparameter dient.

F: K?nnen mit CAE-Simulationen Poren in Druckgussteilen vorhergesagt werden? Warum zeigt die Simulation keine Poren an, obwohl in der Realit?t doch welche vorhanden sind?

Die CAE-Simulation von Poren im Druckguss birgt inh?rente Herausforderungen: Die Füllgeschwindigkeit beim Druckguss betr?gt bis zu 50–100 m/s, und der Gasaussto? aus der Form ist mit komplexen Turbulenzen und Zerst?ubungsvorg?ngen verbunden. Die Simulation weist in folgenden Bereichen Einschr?nkungen auf: ① Unzureichende Gitteraufl?sung: In dünnwandigen Bereichen (1–3 mm) ist die Anzahl der Gitterzellen durch die verfügbaren Rechenressourcen begrenzt, sodass es schwierig ist, den Entstehungsprozess von Poren im Mikrometerbereich zu analysieren; ② Verdampfung des Trennmittels: Die Gasmenge, die entsteht, wenn das Trennmittel beim Kontakt mit der hei?en Aluminiumschmelze augenblicklich verdampft, l?sst sich nur schwer genau quantifizieren; ③ Simulation des Vakuumgrads: Da sich der Vakuumgrad in der Form beim Vakuumdruckguss dynamisch ?ndert, ist es schwierig, die Randbedingungen für die Simulation pr?zise festzulegen. Daher wird die CAE-Simulation für den Druckguss von He Xin haupts?chlich zur Bewertung verwendetVerteilungstendenzen und relativer Schweregrad der Porenbildung(in welchem Bereich mehr Poren vorhanden sind) und nicht die genaue Vorhersage der Position und Gr??e einzelner Poren. Die endgültige Porenkontrolle muss weiterhin in Verbindung mit der Inbetriebnahme des Vakuumsystems und der Optimierung der Prozessparameter erfolgen.

F: Wie lange dauert eine vollst?ndige CAE-Simulationsanalyse? Wie hoch sind die Kosten?

Die Simulationsdauer h?ngt von der Komplexit?t des Gussteils und der Tiefe der Analyse ab: ① Für einfache Bauteile (z. B. Halterungen, Geh?use) mit Füll- und Erstarrungsanalyse: Vorbearbeitung 1–2 Tage + Berechnung 4–8 Stunden + Nachbearbeitung 0,5 Tage, insgesamt ca. 2–3 Arbeitstage; ② Vollst?ndige Analyse komplexer Bauteile (z. B. Zylinderk?pfe, Verteiler) (Füllung + Erstarrung + Spannungsanalyse + Lufteinschluss): Vorverarbeitung 2–3 Tage + Berechnung 12–24 Stunden + Nachbearbeitung 1 Tag, insgesamt ca. 4–5 Arbeitstage. Die CAE-Simulation von He Xin ist Teil der Dienstleistungen im Bereich Werkzeugkonstruktion,Es fallen keine gesonderten Gebühren an——Die Kosten für die Simulationsanalyse sind bereits in den Kosten für die Konstruktion und Entwicklung der Form enthalten. Der Kunde erh?lt bereits in der Entwicklungsphase der Form einen vollst?ndigen Simulationsanalysebericht, ohne dass ihm zus?tzliche Simulationskosten entstehen.

F: Wie komplexe Gussteile kann He Xin mit seinen Simulationsf?higkeiten abdecken? Gibt es etwas, das nicht m?glich ist?

Die derzeitigen CAE-Simulationskapazit?ten von He Xin decken folgende Bereiche ab:Stückgewicht 0,05–50 kgAluminiumlegierungsgussteile, darunter g?ngige Produkttypen wie Strukturteile, Geh?useteile, Radnaben und Verteiler. In den folgenden Szenarien bestehen Simulationsgrenzen: ① Ultradünnwandige Teile (Wandst?rke < 0,8 mm) – Die Gitteraufl?sung ist unzureichend, wodurch die Genauigkeit der Vorhersage des Füllverhaltens abnimmt; es wird empfohlen, dies durch Versuche mit realen Formen zu verifizieren; ② Verbundguss mit mehreren Einlegeteilen – Das Verhalten an der Grenzfl?che zwischen Einlegeteilen und Aluminiumschmelze (z. B. Umhüllungsgrad, Haftfestigkeit an der Grenzfl?che) l?sst sich durch herk?mmliche CAE-Simulationen nur schwer genau bewerten; ③ Halbfestguss (rheologischer Guss/thixotroper Guss) – Das nicht-newtonsche Flie?verhalten von halbfesten Gussmassen erfordert spezielle Rheologiemodelle, die Hexin derzeit nicht abdeckt. Falls Ihr Produkt unter einen der oben genannten Sonderf?lle f?llt, empfehlen wir eine frühzeitige Rücksprache. Hexin kann dann prüfen, ob eine erg?nzende Verifizierung durch externe Kooperationen oder spezielle Tests m?glich ist.

Ben?tigen Sie Unterstützung bei der CAE-Simulationsanalyse im Bereich Gusstechnik?

Senden Sie uns Ihre Produktzeichnungen und Prozessanforderungen zu. Die Ingenieure von Hexin führen bereits in der Phase der Werkzeugkonstruktion eine CAE-Simulationsanalyse durch und erstellen einen detaillierten Bericht zur Fehlerprognose sowie Empfehlungen zur Prozessoptimierung – die Kosten für die Simulation sind bereits in den Dienstleistungen zur Werkzeugentwicklung enthalten und werden nicht gesondert in Rechnung gestellt.

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