借助于德國(guó)亞琛的MAGMA Giessereitechnologie公司的最新版本MAGMASOFT? 5.4，這家全球領(lǐng)先的鑄造工藝優(yōu)化軟件供應(yīng)商為鑄件設(shè)計(jì)、模具方案和穩(wěn)健生產(chǎn)工藝的優(yōu)化提供了最新的功能齊全的工具。

       通過(guò)將邁格碼六步法和自主設(shè)計(jì)融入到軟件中，用戶能全面利用虛擬試驗(yàn)來(lái)確保合理的決策，并對(duì)根本原因進(jìn)行分析。通過(guò)在軟件中指定定量目標(biāo)和關(guān)鍵生產(chǎn)變量，可以很容易地在開(kāi)發(fā)全流程過(guò)程中實(shí)現(xiàn)鑄件設(shè)計(jì)、模具方案和穩(wěn)健工藝設(shè)計(jì)的同步優(yōu)化。

為此，在新版本中已進(jìn)行全面改進(jìn)和提高，使用戶在采用該模擬軟件進(jìn)行自主設(shè)計(jì)變得更高效。

高壓鑄造的新求解器

       新版本軟件中的主要進(jìn)步是它在高壓鑄件的零件設(shè)計(jì)、模具開(kāi)發(fā)和工藝過(guò)程提供極大的支持。借助創(chuàng)新的TAG-網(wǎng)格劃分（真正的自適應(yīng)幾何），MAGMASOFT? 5.4可以對(duì)幾何體靈活地劃分局部網(wǎng)格。新的算法考慮了高壓鑄造充型過(guò)程中金屬液體的自由表面、金屬粘度和對(duì)卷氣的預(yù)測(cè)，以便獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。新的求解器可以同步計(jì)算不同的流體模型（如在鑄件充型過(guò)程中通過(guò)冷卻管的流體），并同時(shí)支持靈活邊界條件（沖頭運(yùn)動(dòng)，擠壓）。

       借助這些特性，MAGMASOFT? 5.4能夠研究進(jìn)料過(guò)程，料管的幾何特征（圖1）。能夠優(yōu)化進(jìn)料參數(shù)，穩(wěn)料時(shí)間，沖頭速度，以及速度切換點(diǎn)。

圖1：進(jìn)料過(guò)程以及壓室中料管的幾何特征

       考慮可用的機(jī)器性能（PQ2 圖）、壓鑄模中的排氣條件和完整的熱平衡（這對(duì)鑄件質(zhì)量至關(guān)重要），在工藝和模具設(shè)計(jì)的最初階段就可以進(jìn)行評(píng)估。

噴涂過(guò)程的模擬

       根據(jù)指定目標(biāo)所需要的詳細(xì)度，MAGMASOFT? 5.4可從壓鑄模具和工藝開(kāi)發(fā)兩方面提供噴涂工藝的優(yōu)化：在早期產(chǎn)品優(yōu)化時(shí)采用從型腔均勻放熱的經(jīng)典方式，采用用戶定義靜態(tài)或活動(dòng)噴涂區(qū)的擴(kuò)展方式，或考慮實(shí)際的具備單個(gè)回路、噴嘴位置和頭部編程移動(dòng)的噴頭。

       這樣能更精確評(píng)估噴涂對(duì)模具中熱平衡、鑄件和模具零部件變形或局部模具壽命的影響（圖2）。

圖2：噴涂過(guò)程的真實(shí)描述

       通過(guò)考慮冷卻介質(zhì)以及其進(jìn)口/出口條件、溫度和流動(dòng)速度，可以優(yōu)化在冷卻管路內(nèi)的流動(dòng)、模具輪廓的局部冷卻或隨形冷卻從而增加熱效應(yīng)（圖3）。

圖3：針對(duì)冷卻管路內(nèi)的介質(zhì)流動(dòng)和熱傳導(dǎo)預(yù)測(cè)

       MAGMASOFT? 5.4還提供一種適應(yīng)于所有鑄造工藝的鑄件和模具之間熱平衡的直觀可視化功能，以便定量評(píng)估鑄造全過(guò)程、各工藝階段的能量交換，或針對(duì)特定的時(shí)間階段進(jìn)行評(píng)估（圖4）。

圖4：定量地分析鑄件和鑄型熱平衡數(shù)據(jù)

       由于融入壓鑄過(guò)程中的所有重要工藝步驟，虛擬的工藝鏈得到真實(shí)的表現(xiàn)：從鑄件開(kāi)模、淬火和冷卻，直到澆口和渣包的清理，到因鑄件機(jī)加工導(dǎo)致的殘余應(yīng)力重新分布。

       通過(guò)計(jì)算鑄件和模具之間的接觸壓力，為模具設(shè)計(jì)提供支持，包括必要頂出力的預(yù)測(cè)（圖5）。

圖5：鑄件中頂出力和接觸壓力的預(yù)測(cè)

       同時(shí)無(wú)縫融入熱處理模擬。因此，可在開(kāi)發(fā)過(guò)程中通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，或在型腔設(shè)計(jì)時(shí)考慮補(bǔ)償尺寸的變化，或通過(guò)設(shè)計(jì)熱處理支架探究鑄件變形的最小化方案（圖6）。

圖6：支持鑄件變形優(yōu)化的全工藝鏈

       類似于局部致密層厚度的新質(zhì)量判據(jù)有助于提高壓鑄件設(shè)計(jì)的可靠性。

高壓鑄造之外的鑄造優(yōu)化

除了高壓鑄造綜合功能，MAGMASOFT? 5.4還提供用于鑄造優(yōu)化和工藝驗(yàn)證的許多其他新的功能。

粘結(jié)劑分解和砂芯發(fā)氣的預(yù)測(cè)

       砂芯和造型材料中采用的粘結(jié)劑分解時(shí)在鑄造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氣體。

       由于粘結(jié)劑自身的分解以及砂芯的結(jié)構(gòu)、芯頭的布置，這些氣體可能導(dǎo)致鑄件缺陷。對(duì)于復(fù)雜的成套砂芯，一般不容易了解和控制發(fā)氣量、砂芯的透氣性或排氣的大小及位置對(duì)缺陷形成可能產(chǎn)生的影響。

       MAGMASOFT? 5.4通過(guò)虛擬再現(xiàn)這一過(guò)程，進(jìn)而能系統(tǒng)地預(yù)測(cè)氣體相關(guān)缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)系統(tǒng)分析氣體形成、及其遷移和排氣條件，通過(guò)自主優(yōu)化預(yù)防由于粘結(jié)劑分解導(dǎo)致的鑄造缺陷（圖7）。

圖7：MAGMASOFT?計(jì)算粘結(jié)劑分解時(shí)產(chǎn)生的氣體（左）并預(yù)測(cè)由于氣體導(dǎo)致鑄件缺陷的風(fēng)險(xiǎn)（右）

冒口下方的偏析和縮孔

       MAGMAsteel鑄鋼模塊能夠預(yù)測(cè)熱對(duì)流在鑄件內(nèi)形成偏析的影響。鑄鋼件凝固期間的對(duì)流能大大改變溫度場(chǎng)，進(jìn)而改變鑄件內(nèi)的補(bǔ)縮性能，大斷面的鑄鋼件尤為如此。MAGMASOFT? 5.4可以綜合計(jì)算對(duì)流和補(bǔ)縮。這可以更好地預(yù)測(cè)偏析和補(bǔ)縮性能，對(duì)于采用狹窄冒口頸的冒口尤為明顯（圖8）。

圖8：對(duì)流和補(bǔ)縮流動(dòng)（左）的綜合計(jì)算及其對(duì)鑄鋼件偏析（右）的影響

鋁合金顯微結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

       MAGMAnonferrous模塊預(yù)測(cè)鋁合金顯微結(jié)構(gòu)的功能已經(jīng)被大大擴(kuò)展。新的性能預(yù)測(cè)一定范圍內(nèi)的Si, Cu, Mg, Zn以及大量其他元素對(duì)局部凝固性能的影響及其形成的微觀組織。在顯示冷卻曲線時(shí)，固相線和液相線溫度的可視化也能幫助用戶更好地分析結(jié)果。

便捷的軟件操作

       新版本全方面簡(jiǎn)化了MAGMASOFT?的使用：在幾何界面中，現(xiàn)在可以一次選擇和修改多個(gè)幾何體。這對(duì)于優(yōu)化幾何參數(shù)變量尤為明顯?？梢酝ㄟ^(guò)拉伸曲線創(chuàng)建一些復(fù)雜的面（如分割）。新的“切割刀具”功能是一種使得工程師能切割CAD或STL幾何體的強(qiáng)大工具。這對(duì)于將鑄件與澆口和澆冒系統(tǒng)分開(kāi)和在導(dǎo)入幾何體時(shí)分割模具數(shù)據(jù)尤為有用。幾何體數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)被大大擴(kuò)展，現(xiàn)在可提供多樣化的幾何數(shù)據(jù)庫(kù)，以便優(yōu)化澆口和冒口或模具設(shè)計(jì)（圖9）。

圖9：參數(shù)化幾何體數(shù)據(jù)庫(kù)的重要增加和擴(kuò)展

       在結(jié)果界面中，曲線結(jié)果的可視化和處理得到很大改進(jìn)，使得工程師能很容易根據(jù)需要快速地顯示不同曲線?？稍诠に囘^(guò)程模式中一直顯示這些曲線。軟件能很方便地比較不同項(xiàng)目和項(xiàng)目版本，也包括測(cè)量的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在可借助于3-D“氣泡”觀察充型期間虛擬粒子追蹤或夾雜物的移動(dòng)（圖10）。

圖10：針對(duì)指定工藝過(guò)程的直觀可視化曲線

       軟件通過(guò)3D的“氣泡”顯示充型過(guò)程中虛擬顆粒的或者夾雜的運(yùn)動(dòng)軌跡（圖11）。