Alex Reikher, Ph.D., of Shioh Industries

注：Shioh Industries, 那斯達(dá)克(NASDAQ)上市公司 (代號SHLO)

在今日的市場環(huán)境中，大部分企業(yè)都同時面臨舊有完善制度與新的快速增長經(jīng)濟(jì)需求的壓力。市場的全球化強(qiáng)迫企業(yè)尋找可以持續(xù)維持競爭優(yōu)勢的方法，而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展以及信息的自由交換，將是讓公司能夠保持競爭優(yōu)勢的主要因素。

對于企業(yè)而言，在行業(yè)中保持領(lǐng)先地位的方法之一，是縮短將創(chuàng)新技術(shù)帶入市場所需的時間。為了壓縮壓鑄工藝開發(fā)時間，使用FLOW-3D進(jìn)行建模以及仿真模擬已成為Shiloh Industries工程部門不可或缺的一部分。

在Shiloh Industries，每一個新項目都必須從澆口與流道系統(tǒng)的概念設(shè)計、料管速度-行程估算、料管直徑、最小排氣面積以及制程所需壓力開始檢討。利用數(shù)值模擬分析開發(fā)出最佳的流動模式以及最小的卷氣設(shè)計。完成流道設(shè)計后，再進(jìn)行熱傳分析，以協(xié)助決定冷卻水路的配置方案。

FLOW-3D最吸引人的特色，在于其能夠?yàn)殚_發(fā)過程的每個階段運(yùn)行單獨(dú)的分析。它能夠讓使用者在短時間內(nèi)協(xié)助決定最佳的料管行程設(shè)定、澆口設(shè)計，以及水路配置。然后利用單次的流動-熱傳耦合計算，驗(yàn)證所有的設(shè)計都能夠完美的運(yùn)作。另外，利用FLOW-3D的 GMO模型還能夠真實(shí)模擬柱塞在料管壓射階段的運(yùn)動方式，對于項目開發(fā)而言，零件設(shè)計已經(jīng)從單獨(dú)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成真實(shí)的量產(chǎn)。

案例說明

圖一的鑄件對于鑄造制程而言，是個較困難的產(chǎn)品。主要的關(guān)鍵在于鑄件上凸出的肋件特征，對于金屬融湯流動及凝固時會造成困難，導(dǎo)致鑄件質(zhì)量不易兼顧。肋件特征在凝固及冷卻階段會造成熱應(yīng)力集中，讓鑄件發(fā)生不預(yù)期的變形。

在設(shè)計初始階段，開發(fā)人員提出了二十一種不同的流道方案設(shè)計，并且利用FLOW-3D驗(yàn)證所有的流動模式。圖二為這二十一種方案中其中的三種流道設(shè)計。

在流道方案設(shè)計驗(yàn)證中，流動模式是決定流道方案成敗的關(guān)鍵因素。在初始流道設(shè)計階段結(jié)束后，決定采用圖二中的第二種及第三種設(shè)計進(jìn)行接續(xù)分析。

第二階段的驗(yàn)證分析則是凝固分析。此時鑄件的溫度分布將是決定方案優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。圖四中顯示采用圖三右圖設(shè)計方案時，凝固階段結(jié)束時之溫度分布結(jié)果。

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結(jié)論

至目前為止，Shiloh Industries 已經(jīng)能夠使用FLOW-3D作為標(biāo)準(zhǔn)的壓鑄工藝分析工具，并且已經(jīng)證明 FLOW-3D 能夠協(xié)助開發(fā)部門提供準(zhǔn)確及可靠的預(yù)測結(jié)果。這些分析結(jié)果與實(shí)際的鑄件缺陷、溫度分布，以及流動模式之間具有可靠的相關(guān)性。

Shiloh Industries 不僅將 FLOW-3D 作為壓鑄工藝模擬工具，還同時利用 FLOW-3D 作為計算流體動力學(xué)之驗(yàn)證工具。如果在產(chǎn)品的開發(fā)流程中，需要根據(jù)客戶的需求提出設(shè)計變更， FLOW-3D讓我們能夠快速且可靠地評估這些變化。不僅能夠提供客戶出確實(shí)可行的的設(shè)計變更方案，還會夠提供客戶在設(shè)計變更后這些設(shè)變對于零件性能的影響。

FLOW-3D進(jìn)行建模以及仿真模擬能壓縮壓鑄工藝開發(fā)時間，能夠?yàn)殚_發(fā)過程的每個階段運(yùn)行單獨(dú)分析。能在短時間內(nèi)協(xié)助決定最佳料管行程設(shè)定、澆口設(shè)計，以及水路配置。利用單次的流動-熱傳耦合計算，所有的設(shè)計都能夠完美的運(yùn)作。已成為Shiloh Industries工程部門不可或缺的一部分。