JP2001121242A - Ｃａｅを利用した鋳造方案の最適化手法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳物を製造するにあたり引け巣、不廻り、湯
境い、ガス欠陥等の鋳造欠陥が無い製品を得る。 【解決手段】 溶湯の流れ解析及び凝固解析をＣＡＭを
利用した数値解析によって行う。この時、鋳物製品内に
欠陥の存在が不可の領域と可の領域を初期条件として設
定しておく。その後、数値解析の結果から欠陥の存在が
あらかじめ設定したどちらの領域にあるかを判定し、そ
の方案の適正を自動判定させる手法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳物を製造するに
あたり引け巣、不廻り、湯境い、ガス欠陥等の鋳造欠陥
が無い製品とするために、その鋳型形状のゲート位置及
びオバ−フロ−位置及び冷却位置等が適正な位置に配置
されているかをコンピューターにより自動判定させるＣ
ＡＥを利用した鋳造方案の最適化手法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳物を製造する過程で湯流れ解析、ある
いは凝固解析のＣＡＥを実施することは、一般的によく
用いられる。プログラムについては、市販、または各社
独自開発のもの等色々ある。これらのプログラムは、温
度、凝固時間、液相率、溶湯圧力、溶湯速度等を計算
し、鋳物中の欠陥部位がどこに発生するかを予測するも
のである。公知例特開平４−２２０１３７は欠陥の判定
は全計算した最後に行っていて、欠陥が無くなるまで計
算を繰り返す。それらの出力結果（動画像や、静止画像
あるいは出力数値）を解析者が見て、その冷却位置や、
ゲート位置が適性であるかを判断する必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような、はっきり
した判断基準が無く、解析者の経験や感覚に頼るところ
が多く、判断基準があいまいでは、的確な対策結果が得
られない場合もある。従って解析者の感覚によらない定
量的な判断基準が必要である。

【０００４】本発明が解決しようとしている課題は、CA
Eの結果を、コンピューターで判断させ、適切な鋳物方
案作成方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明においては、下記
の工程により設定した方案が適切、不適切であるかを自
動判定させることを特徴とする。 （１）鋳物の方案形状を、微小要素からなるモデルとし
て表し、適切であると考えられる範囲で数点作成する。 （２）作成したモデル中に欠陥の存在が不可の領域を微
小モデルに割り当てる。 （３）計算条件を入力し、CAE（湯流れ）を実行させ
る。 （４）鋳型への注湯の開始から、全体に充満して注湯が
完了するまで計算し、最後に充満された領域が（２）で
設定した欠陥不可領域にある場合は、その方案が欠陥の
無い鋳物を作成するに適していない方案であると判定
し、欠陥可領域である場合は、その方案が適していると
判定する。 （５）（４）で欠陥不可領域にあると判定された場合、
計算はここでストップし、次の方案形状モデルの湯流れ
計算を開始する。 （６）（４）で欠陥存在可領域にあると判定された場合
は、凝固計算を開始する。 （７）凝固計算は、溶湯が型内を充填完了後、初期設定
の時間まで行われる。 （８）凝固計算において、最終凝固部が欠陥存在不可領
域にある場合は、その方案が欠陥の無い鋳物を作成する
に適していない方案であると判定し、欠陥可領域である
場合は、その方案が適していると判定する。 （９）１つのモデルの判定が終了後、上記計算を、最初
に登録された数点の方案モデルに対し順次実施する。

【０００６】

【実施の形態】以下本発明の実施例を図１〜図２により
説明する。CAEの流れを図１に示す。図２に微小要素か
らなる解析計算用モデルを示す。このモデルは、湯口
４、ランナー３、ゲート２、製品１、オーバーフロー
５、オーバーフローゲート６から構成される。最初に欠
陥がある程度存在して良い部分をこのモデル上にて識別
しておく。（以下、この部分を欠陥発生可領域と呼
ぶ。）

【０００７】ここで、欠陥がある程度存在して良い部分
とは、欠陥により、製品の機能に影響を与えない部位を
指す。従って、できるだけ製品１以外の場所を選択す
る。欠陥の許される大きさは、納入先要求及び、製品の
用途によりその仕様が決められる。それら仕様から許容
される欠陥の大きさを決め、モデル中に、例えばここで
は欠陥発生可領域を図２のオーバーフロー５全体に設定
する。

【０００８】次に湯流れ及び凝固計算に必要な熱伝達係
数、粘性係数等の計算条件を入力する。次に湯流れ計算
を実行させる。湯流れ計算実行と共に、湯口４から例え
ばアルミ溶湯が充填され、ランナー３及びゲート２を通
過し、時間経過と共に製品１、及びオーバーフロー５を
充填して行く。コンピューターは、充填率が全体の要素
の９０〜９９％（あらかじめ解析者が設定しておく）に
なったところで、未充填の要素が設定した欠陥発生可領
域にあるか、それ以外にあるかを表示させ、欠陥発生可
領域（ここで言えばオーバーフロー５）以外であれば計
算が終了し、この方案が欠陥の無い製品を製作する方案
に適していないとコンピューターに判定させる。未充填
の微小要素が欠陥発生可領域内であれば、湯流れ解析に
ついては適正方案であるとコンピュータに判定させ、引
き続き凝固計算を実行させる。

【０００９】凝固計算が進行し、溶湯温度及び金型温度
が計算される。凝固計算が終了した時に、鋳型内の溶湯
の液相率が設定値以上の部位を表示させ、その部位が欠
陥発生可領域であれば、その方案は欠陥の無い製品を作
成するに適している方案であるとあるとコンピューター
に判定させ、欠陥発生可領域以外であればその方案が適
正でないと判定させる。上記、一通りの流れを説明した
が、微小要素からなる方案形状モデルをあらかじめ複数
個設定しておくことで、順次連続して判定させることが
可能である。

【００１０】

【発明の効果】本発明のＣＡＥを利用した鋳造方案の最
適化手法を鋳物の作製方法に用いれば、湯流れ、凝固解
析の結果を的確な判断ができ、鋳物に最適な方案を作製
するのにきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した場合のフロー図である。

【図２】微小要素からなるCAEモデルの例である。

【符号の説明】

１ 製品、２ ゲート、３ ランナー、４ 湯口、５
オーバーフロー（欠陥発生可領域）、６ オーバーフロ
ーゲート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(1)鋳物形状を微小要素からなるモデルと
   して表し、(2)そのモデル中にあらかじめ欠陥の存在が
   不可の領域を設定しておき、(3)計算条件入力し、(4)湯
   流れ計算実行して、(5)設定充填率時に(6)欠陥領域判定
   後、次に(7)凝固計算を実行し、(8)計算完了後、(9)モ
   デル内の液相率が設定以上の値の部分を(10)コンピュ−
   タ−に判定させることを特徴とするCAEを利用した鋳造
   方案の最適化手法。