JP2018149576A - Casting solidification analysis method, casting solidification analysis device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳造凝固解析方法、鋳造凝固解析装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a casting solidification analysis method, a casting solidification analysis apparatus, and a program.
ダイカスト品や鋳鋼品などの鋳造を行う際に、ほとんどの金属の場合、凝固時に収縮が起こる。このため、鋳造品には引け巣欠陥と呼ばれる凝固収縮に伴う空洞欠陥(鋳造欠陥)が発生する。品質の高い鋳造品を製造するには、鋳造プロセスに鋳造シミュレーション(コンピュータシミュレーション)を適用し、当該鋳造シミュレーションにおいて、引け巣欠陥の発生を予測することが求められる。 When casting a die-cast product or cast steel product, for most metals, shrinkage occurs during solidification. For this reason, a cavity defect (casting defect) accompanying solidification shrinkage called a shrinkage defect is generated in the cast product. In order to manufacture a high-quality cast product, it is required to apply a casting simulation (computer simulation) to the casting process and to predict the occurrence of shrinkage defect in the casting simulation.
引け巣欠陥の発生を予測する技術として、特許文献1および非特許文献1に記載の技術がある。特許文献1には、「鋳造金属の溶湯が凝縮する際に収縮する量を収縮量とし、複数要素からなるモデルの要素の一つひとつに収縮量を設定し、この収縮量を固相率に応じて隣接するセルに分配する」と記載されている。また、非特許文献1には、「溶湯補給は重力方向および隣接要素の最大固相率勾配の方向から行う」と記載されている。 As techniques for predicting the occurrence of shrinkage defects, there are techniques described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. Patent Document 1 states that “the amount of shrinkage when the molten metal of the cast metal condenses is defined as the amount of contraction, the amount of contraction is set for each of the elements of the model composed of a plurality of elements, and this amount of contraction is determined according to the solid phase ratio. Distribute to neighboring cells ”. Non-Patent Document 1 describes that “the molten metal is replenished from the direction of gravity and the direction of the maximum solid phase ratio gradient of adjacent elements”.
特許文献1および非特許文献1に記載の従来技術では、引け巣欠陥の発生の予測に大気圧を考慮していないため、特殊な形状の鋳物の場合、実際に引け巣欠陥が存在しない場合であっても、引け巣欠陥の発生が予測されてしまうという課題があった。特殊な形状の鋳物としては、例えば、鋳物本体の最上部よりも低い位置に押湯を付けたもの(例えば、サイドライザー)を例示することができる。 In the prior art described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, atmospheric pressure is not taken into account in predicting the occurrence of shrinkage defect, so in the case of a specially shaped casting, there is actually no shrinkage defect. Even if it exists, there existed a subject that generation | occurrence | production of a shrinkage defect would be estimated. Examples of the specially shaped casting include, for example, a casting (for example, a side riser) provided with a feeder at a position lower than the uppermost portion of the casting body.
そこで、本発明は、特殊な形状の鋳物であっても、引け巣欠陥の発生を精度よく予測することができる鋳造凝固解析方法、鋳造凝固解析装置およびプログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a casting solidification analysis method, a casting solidification analysis device, and a program capable of accurately predicting the occurrence of shrinkage defect even if the casting has a special shape.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、
鋳造品の凝固解析を行うに際して、粘性流れ状態である自由流動域の部分に対して大気圧を付与する大気圧負荷部を設定する設定工程と、
大気圧負荷部によって自由流動域の部分に付与される大気圧を解析パラメータの一つとして用いて引け巣欠陥の発生を予測する解析実行工程と、
の各処理を実行することを特徴とする。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above problems.
When performing a solidification analysis of a cast product, a setting step for setting an atmospheric pressure load section that applies atmospheric pressure to a portion of a free flow region that is in a viscous flow state;
An analysis execution step of predicting the occurrence of shrinkage defect using the atmospheric pressure applied to the free flow region by the atmospheric pressure load as one of the analysis parameters;
Each of the processes is executed.
本発明によれば、引け巣欠陥の発生の予測に大気圧を考慮しているため、特殊な形状の鋳物であっても、引け巣欠陥の発生を精度よく予測することができる。 According to the present invention, since atmospheric pressure is taken into account for predicting the occurrence of shrinkage defect, the occurrence of shrinkage defect can be accurately predicted even with a specially shaped casting.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて詳細に説明する。本発明は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。なお、以下の説明や各図において、同一要素または同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment, and various numerical values in the embodiment are examples. In the following description and each drawing, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same functions, and duplicate descriptions are omitted.
[鋳造凝固解析装置]
図1は、本発明の一実施形態に係る鋳造凝固解析装置の構成を示すブロック図の例である。図1に示すように、本実施形態に係る鋳造凝固解析装置10は、プリプロセッサ部11と、ソルバーと呼称される凝固解析実行部12と、ポストプロセッサ部13とを備える構成となっている。
[Casting solidification analyzer]
FIG. 1 is an example of a block diagram showing the configuration of a casting solidification analyzer according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the casting solidification analysis device 10 according to the present embodiment includes a preprocessor unit 11, a solidification analysis execution unit 12 called a solver, and a post processor unit 13.
プリプロセッサ部11は、解析する形状モデル、使用する物性値などの解析パラメータおよび凝固解析の計算条件を設定するための処理を行う。本実施形態に係る鋳造凝固解析装置10にあっては、解析パラメータの一つとして、大気圧を用いることを特徴としている。すなわち、プリプロセッサ部11は、鋳造品の凝固解析を行うに際して、後述する自由流動域に対して大気圧を付与する大気圧負荷部を設定する設定部(設定工程)としての機能を有する。 The preprocessor unit 11 performs processing for setting analysis parameters such as a shape model to be analyzed, physical property values to be used, and calculation conditions for solidification analysis. The casting solidification analysis apparatus 10 according to the present embodiment is characterized in that atmospheric pressure is used as one of analysis parameters. That is, the preprocessor unit 11 has a function as a setting unit (setting process) for setting an atmospheric pressure load unit that applies an atmospheric pressure to a free flow region to be described later when performing solidification analysis of a cast product.
凝固解析実行部12は、湯流れ解析、凝固解析および引け巣欠陥の発生の予測のための処理を行う。湯流れ解析では、3次元の自由表面の移動を考慮した熱・流動解析を実施する。凝固解析では、鋳型内の凝固の進行状況を数値解析する。凝固解析実行部12は、凝固解析による解析結果を基に、引け巣欠陥の発生、より具体的には引け巣欠陥の発生位置および大きさを予測する。すなわち、凝固解析実行部12は、自由流動域に付与される大気圧を解析パラメータの一つとして用いて引け巣欠陥の発生を予測する解析実行部(解析実行工程)としての機能を有する。 The solidification analysis execution unit 12 performs processing for predicting the flow of molten metal, solidification analysis, and shrinkage defect. In the molten metal flow analysis, heat / flow analysis is performed considering the movement of the three-dimensional free surface. In the solidification analysis, the progress of solidification in the mold is numerically analyzed. The solidification analysis execution unit 12 predicts the occurrence of shrinkage defect, more specifically, the position and size of the shrinkage defect based on the analysis result of the solidification analysis. That is, the solidification analysis execution unit 12 has a function as an analysis execution unit (analysis execution step) for predicting the occurrence of shrinkage defect using the atmospheric pressure applied to the free flow region as one of the analysis parameters.
ポストプロセッサ部13は、凝固解析実行部12での予測結果を図にして、発生が予測された引け巣欠陥の発生位置および大きさを可視化表示する。このポストプロセッサ部13による表示から、実際に鋳造した際に、鋳物に発生すると予測される引け巣欠陥の状態(即ち、引け巣欠陥の発生位置および大きさ)を評価することができる。 The post processor unit 13 visualizes and displays the occurrence position and size of the shrinkage flaw defect predicted to occur by using the prediction result of the solidification analysis execution unit 12 as a diagram. From the display by the post processor unit 13, it is possible to evaluate the state of the shrinkage defect (that is, the position and size of the shrinkage defect occurrence) that is predicted to occur in the casting when actually cast.
鋳造凝固解析装置10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と、CPUが実行するプログラム等を記憶するためのROM(Read Only Memory)と、CPUの作業領域として使用されるRAM(Random Access Memory)とを含む周知のマイクロコンピュータによって構成することができる。この場合、図1は、鋳造凝固解析装置10の機能ブロック図ということになる。すなわち、プリプロセッサ部11、凝固解析実行部12およびポストプロセッサ部13は、CPUがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより、ソフトウェアで実行する機能部である。 The casting solidification analyzer 10 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) for storing a program executed by the CPU, and a RAM (Random Access Memory) used as a work area of the CPU. It can comprise by the well-known microcomputer containing these. In this case, FIG. 1 is a functional block diagram of the casting solidification analyzer 10. That is, the preprocessor unit 11, the coagulation analysis execution unit 12, and the postprocessor unit 13 are functional units that are executed by software by the CPU interpreting and executing programs that realize the respective functions.
(溶湯の補給経路の導出手順)
図2は、鋳型に溶湯を注入した際の溶湯の補給経路の導出手順について説明する断面図の例である。図2Aは、凝固の初期段階を示し、図2Bは、凝固の中期段階を示し、図2Cは、凝固の末期段階を示している。
(Procedure for deriving molten metal supply route)
FIG. 2 is an example of a cross-sectional view illustrating a procedure for deriving a molten metal replenishment route when molten metal is poured into a mold. FIG. 2A shows the initial stage of coagulation, FIG. 2B shows the middle stage of coagulation, and FIG. 2C shows the end stage of coagulation.
鋳型21において、鋳造金属の溶湯が凝固する際に空気に触れる領域には、プリプロセッサ部11によって、2次元的または3次元的に大気圧負荷部22が設定される。鋳型21および大気圧負荷部22は、通気性を有する材料で構成されている。 In the mold 21, an atmospheric pressure load unit 22 is set in a two-dimensional or three-dimensional manner by the preprocessor unit 11 in a region that comes into contact with air when the cast metal melt is solidified. The mold 21 and the atmospheric pressure load portion 22 are made of a material having air permeability.
図2に示す鋳物は、凝固が進んだ状態であり、自由流動域以外の部分23と、自由流動域の部分24とからなる。自由流動域以外の部分23は、その固相率が1から流動限界固相率として定義される値以上の部分、即ち粘性流れ状態にない部分である。自由流動域の部分24は、その固相率が0〜流動限界固相率として定義される値以下の部分、即ち粘性流れ状態である部分である。図2には、大気圧負荷部22の周囲に引け巣欠陥25が発生した状態を示している。大気圧負荷部22は、自由流動域の部分24に対して大気圧を付与する(付加する)、例えば貫通孔である。 The casting shown in FIG. 2 is in a state where solidification has proceeded, and is composed of a portion 23 other than the free flow region and a portion 24 of the free flow region. The portion 23 other than the free flow region is a portion whose solid phase ratio is greater than or equal to a value defined as the flow limit solid phase ratio, that is, a portion not in a viscous flow state. The free flow region portion 24 is a portion whose solid phase ratio is 0 to a value defined as a flow limit solid phase ratio, that is, a portion in a viscous flow state. FIG. 2 shows a state in which the shrinkage defect 25 has occurred around the atmospheric pressure load portion 22. The atmospheric pressure load section 22 is, for example, a through hole that applies (adds) atmospheric pressure to the portion 24 of the free flow region.
鋳物部の凝固収縮、即ち、自由流動域以外の部分23と自由流動域の部分24の凝固収縮に対する溶湯補給は、大気圧負荷部22と接する部分から行うこととする。また、溶湯の補給量は、各部の固相率に応じて行うこととする。このときの補給量については、一律ではなく、固相率に応じて制限を加えるようにしてもよい。 The melt replenishment for the solidification shrinkage of the casting portion, that is, the solidification shrinkage of the portion 23 other than the free flow region and the portion 24 of the free flow region is performed from the portion in contact with the atmospheric pressure load portion 22. The amount of molten metal to be supplied is determined according to the solid phase ratio of each part. About the replenishment amount at this time, you may make it add a restriction | limiting according to a solid-phase rate, without being uniform.
自由流動域の部分24内の収縮に対する溶湯補給、即ち収縮分を補う溶湯補給は、全て大気圧負荷部22に接する溶湯部分から行うこととする。そのようにすることは、広く知られているトリチェリの実験結果である「大気圧は水銀柱760ミリメートルの高さと釣り合う」ということから合理的である。つまり、大気圧負荷部22の部分から自由流動域の部分24に大気圧が作用すれば、溶湯がアルミニウム合金であれば水銀との密度差から溶湯は高さ約4.1メートル、鉄合金であれば約1.5メートル押し上げる能力があるからである。これにより、引け巣欠陥25は、大気圧負荷部22の周囲から発生して成長することになる。 It is assumed that the molten metal replenishment for the shrinkage in the free flow region portion 24, that is, the molten metal replenishment for compensating for the shrinkage is performed from the molten metal portion in contact with the atmospheric pressure load portion 22. Doing so is reasonable from the well-known Triceri experiment result that "atmospheric pressure is balanced with the height of 760 millimeters of mercury". In other words, if atmospheric pressure acts from the atmospheric pressure loading portion 22 to the free flow region portion 24, if the molten metal is an aluminum alloy, the molten metal is approximately 4.1 meters in height due to the difference in density from mercury. This is because it has the ability to push up about 1.5 meters. As a result, the shrinkage defect 25 is generated and grown from around the atmospheric pressure load portion 22.
[鋳造凝固解析方法]
以下に、上記構成の本実施形態に係る鋳造凝固解析装置10における鋳造凝固解析方法(本発明の一実施形態に係る鋳造凝固解析方法)について、図3を用いて説明する。図3は、鋳造凝固解析方法の処理の流れを示すフローチャートの例である。
[Casting analysis method]
Hereinafter, a casting solidification analysis method (a casting solidification analysis method according to an embodiment of the present invention) in the casting solidification analysis apparatus 10 according to the present embodiment having the above-described configuration will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an example of a flowchart showing a processing flow of the casting solidification analysis method.
本実施形態に係る鋳造凝固解析方法の処理動作は、図1の凝固解析実行部12の処理動作に相当する。そして、鋳造凝固解析装置10がマイクロコンピュータによって構成される場合、その処理動作は、CPUによる制御の下に実行される。 The processing operation of the casting solidification analysis method according to the present embodiment corresponds to the processing operation of the solidification analysis execution unit 12 of FIG. And when the casting solidification analysis apparatus 10 is comprised with a microcomputer, the processing operation is performed under control by CPU.
図3のフローチャートにおいて、CPUは、先ず、計算データの準備を行う(ステップS11)。ここでは、図1のプリプロセッサ部11で設定したデータ、即ち、解析する形状モデル、使用する物性値などの解析パラメータおよび凝固解析の計算条件を使用する。この計算データの準備の処理動作の詳細については後述する(図4参照)。 In the flowchart of FIG. 3, the CPU first prepares calculation data (step S11). Here, data set by the preprocessor unit 11 in FIG. 1, that is, analysis parameters such as a shape model to be analyzed, physical property values to be used, and calculation conditions for solidification analysis are used. Details of the processing operation for preparing the calculation data will be described later (see FIG. 4).
次に、CPUは、時間の初期値t=0を設定し(ステップS12)、次いで、時間を微小な時間Δtだけ進め(ステップS13)、次いで、微小な時間Δt後の温度変化を計算する(ステップS14)。この温度変化を計算する処理動作の詳細については後述する(図5参照)。次に、CPUは、温度変化を基にして引け巣を計算する(ステップS15)。この引け巣を計算する処理動作の詳細については後述する(図6参照)。 Next, the CPU sets an initial value t = 0 (step S12), then advances the time by a minute time Δt (step S13), and then calculates a temperature change after the minute time Δt (step S13). Step S14). Details of the processing operation for calculating the temperature change will be described later (see FIG. 5). Next, the CPU calculates the shrinkage nest based on the temperature change (step S15). Details of the processing operation for calculating the shrinkage nest will be described later (see FIG. 6).
次に、CPUは、鋳物全てが凝固したか否かを判定し(ステップS16)、凝固が完了していなければ(S16のNO)、ステップS13に戻って同様の処理を繰り返す。凝固が完了していれば(S16のYES)、CPUは、凝固解析実行部12の処理動作、即ち湯流れ解析を含む凝固解析および引け巣欠陥の発生の予測のための一連の処理動作を終了する。 Next, the CPU determines whether or not all of the casting has solidified (step S16). If solidification has not been completed (NO in S16), the CPU returns to step S13 and repeats the same processing. If solidification has been completed (YES in S16), the CPU ends the processing operation of the solidification analysis execution unit 12, that is, a series of processing operations for prediction of solidification analysis including molten metal flow analysis and shrinkage defect generation. To do.
(計算データ準備の処理動作)
続いて、図3のステップS11の計算データ準備のための処理動作について、図4を用いて説明する。図4は、計算データ準備のための処理の流れを示すフローチャートの例である。
(Calculation data preparation processing operation)
Next, the processing operation for preparing calculation data in step S11 in FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an example of a flowchart showing a flow of processing for preparing calculation data.
CPUは、図1のプリプロセッサ部11で準備された各種データの中から、鋳物および鋳型を解析用に要素化したデータを読み込み(ステップS21)、次いで、重力方向を読み込み(ステップS22)、次いで、大気圧負荷部22を通して自由流動域の部分24に付与する大気圧を読み込み(ステップS23)、次いで、使用する物性値を読み込む(ステップS24)。 The CPU reads data obtained by converting the casting and the mold into elements for analysis from various data prepared by the preprocessor unit 11 in FIG. 1 (step S21), and then reads the direction of gravity (step S22), The atmospheric pressure to be applied to the free flow region portion 24 through the atmospheric pressure loading section 22 is read (step S23), and then the physical property values to be used are read (step S24).
次に、CPUは、自由流動可能な流動限界固相率を読み込み(ステップS25)、次いで、境界条件を読み込む(ステップS26)。ここで、境界条件は、鋳物と鋳型など各種境界での熱抵抗値(=熱伝達率の逆数に相当する値)である。次に、CPUは、ステップS21、ステップS24およびステップS26で読み込んだデータから凝固解析用の時間きざみΔtを設定し(ステップS27)、計算データ準備のための一連の処理動作を終了し、図3のステップS13に移る。 Next, the CPU reads the flow limit solid phase ratio allowing free flow (step S25), and then reads the boundary condition (step S26). Here, the boundary condition is a thermal resistance value (= value corresponding to the reciprocal of the heat transfer coefficient) at various boundaries such as a casting and a mold. Next, the CPU sets a time step Δt for coagulation analysis from the data read in step S21, step S24 and step S26 (step S27), and ends a series of processing operations for preparing calculation data. The process proceeds to step S13.
(温度変化計算のための処理動作)
続いて、図3のステップS14の温度変化を計算するための処理動作について、図5を用いて説明する。図5は、温度変化を計算するための処理の流れを示すフローチャートの例である。
(Processing operation for temperature change calculation)
Next, the processing operation for calculating the temperature change in step S14 in FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an example of a flowchart showing a flow of processing for calculating a temperature change.
CPUは、先ず、解析用に要素化した各要素(i=1〜imax,j=1〜jmax,k=1〜kmax)を全てサーチすることを指示し(ステップS31)、次いで、各要素について時間Δt前の旧温度を使って新温度を算出する(ステップS32)。この処理については、例えば非特許文献1に開示された解析方法に準じる。また、ここでは差分法を採用しているが、これに限られるものではなく、有限要素法による温度変化計算であっても実現できる。 First, the CPU instructs to search all the elements (i = 1 to i max , j = 1 to j max , k = 1 to k max ) that are elementized for analysis (step S31), and then For each element, a new temperature is calculated using the old temperature before time Δt (step S32). This processing conforms to the analysis method disclosed in Non-Patent Document 1, for example. Although the difference method is adopted here, the present invention is not limited to this, and can be realized even by temperature change calculation by the finite element method.
CPUは、ステップS31からステップS33までのループ処理を、全ての要素についてサーチが完了するまで繰り返して実行する。そして、CPUは、全ての要素についてループ処理が完了すると、温度変化を計算するための一連の処理動作を終了し、図3のステップS15に移る。 The CPU repeatedly executes the loop processing from step S31 to step S33 until the search is completed for all elements. Then, when the loop processing is completed for all elements, the CPU ends a series of processing operations for calculating the temperature change, and proceeds to step S15 in FIG.
(引け巣計算のための処理動作)
続いて、図3のステップS15の引け巣を計算するための処理動作について、図6を用いて説明する。図6は、引け巣を計算するための処理の流れを示すフローチャートの例である。
(Processing for shrinkage calculation)
Next, the processing operation for calculating the shrinkage nest in step S15 in FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an example of a flowchart showing a flow of processing for calculating the shrinkage nest.
CPUは、先ず、自由流動可能要素について1面以上の面でつながっている要素群にグループ分けし(ステップS41)、次いで、要素(i=1〜imax,j=1〜jmax,k=1〜kmax)について全てサーチすることを指示する(ステップS42)。 First, the CPU groups the free flowable elements into element groups connected on one or more faces (step S41), and then the elements (i = 1 to i max , j = 1 to j max , k = 1 to k max ) are instructed to search (step S42).
次に、CPUは、サーチ中の要素が鋳物要素であるか否かをチェックし(ステップS43)、鋳物要素でなければ(S43のNO)、ステップS42に戻り、鋳物要素であれば(S43のYES)、固相線温度以上であるか否かをチェックする(ステップS44)。そして、CPUは、固相線温度以上でなければ(S44のNO)、ステップS42に戻り、固相線温度以上であれば(S44のYES)、旧温度から新温度になる間の凝固収縮量を算出する(ステップS45)。 Next, the CPU checks whether or not the element being searched is a cast element (step S43). If the element is not a cast element (NO in S43), the CPU returns to step S42, and if it is a cast element (S43). YES), it is checked whether or not the temperature is equal to or higher than the solidus temperature (step S44). Then, the CPU returns to step S42 if it is not equal to or higher than the solidus temperature (NO in S44), and if it is equal to or higher than the solidus temperature (YES in S44), the amount of solidification shrinkage during the transition from the old temperature to the new temperature. Is calculated (step S45).
次に、CPUは、自由流動可能領域であるか否かをチェックし(ステップS46)、自由流動可能領域であれば(S46のYES)、引け巣計算Aを行う(ステップS47)。この引け巣計算Aの処理動作の詳細については後述する(図7参照)。CPUは、自由流動可能領域でなければ(S46のNO)、引け巣計算Bを行う(ステップS48)。この引け巣計算Bの処理動作の詳細については後述する(図10参照)。 Next, the CPU checks whether or not it is a free-flowable region (step S46), and if it is a free-flowable region (YES in S46), performs shrinkage calculation A (step S47). Details of the processing operation of the shrinkage nest calculation A will be described later (see FIG. 7). If the CPU is not in the free flowable region (NO in S46), the shrinkage calculation B is performed (step S48). Details of the processing operation of the shrinkage nest calculation B will be described later (see FIG. 10).
CPUは、ステップS42からステップS49までのループ処理を、全ての要素についてサーチが完了するまで繰り返して実行する。そして、CPUは、全ての要素についてループ処理が完了すると、引け巣を計算するための一連の処理動作を終了し、図3のステップS16に移る。 The CPU repeatedly executes the loop processing from step S42 to step S49 until the search is completed for all elements. Then, when the loop processing is completed for all elements, the CPU ends a series of processing operations for calculating the shrinkage nest, and proceeds to step S16 in FIG.
(引け巣計算Aの処理動作)
続いて、図6のステップS47の引け巣計算Aの処理動作について、図7を用いて説明する。図7は、引け巣計算Aの処理の流れを示すフローチャートの例である。
(Processing of shrinkage nest calculation A)
Subsequently, the processing operation of the shrinkage nest calculation A in step S47 of FIG. 6 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an example of a flowchart showing the flow of processing of the shrinkage nest calculation A.
CPUは、先ず、サーチ対象の要素が属する自由流動可能なグループが、大気圧負荷部22に接しているか否かをチェックする(ステップS51)。大気圧負荷部22に接していれば(S51のYES)、CPUは、大気圧負荷部22からの溶湯補給計算を行う(ステップS52)。この大気圧負荷部22からの溶湯補給計算の処理動作の詳細については後述する(図8参照)。 First, the CPU checks whether or not the free flowable group to which the element to be searched belongs is in contact with the atmospheric pressure load unit 22 (step S51). If it is in contact with the atmospheric pressure load unit 22 (YES in S51), the CPU performs a melt replenishment calculation from the atmospheric pressure load unit 22 (step S52). Details of the processing operation of the melt replenishment calculation from the atmospheric pressure load unit 22 will be described later (see FIG. 8).
また、大気圧負荷部22に接していなければ(S51のNO)、CPUは、最高温度部からの(高温部から低温部への)溶湯補給計算を行う(ステップS53)。この最高温度部の溶湯補給計算の処理動作の詳細については後述する(図9参照)。ステップS52またはステップS53の処理終了後、引け巣計算Aのための一連の処理動作を終了し、図6のステップS49に移る。 If not in contact with the atmospheric pressure load part 22 (NO in S51), the CPU performs a molten metal replenishment calculation from the highest temperature part (from the high temperature part to the low temperature part) (step S53). The details of the processing operation of the melt replenishment calculation at the highest temperature portion will be described later (see FIG. 9). After the process of step S52 or step S53 is completed, a series of processing operations for shrinkage nest calculation A is terminated, and the process proceeds to step S49 in FIG.
(大気圧負荷部からの溶湯補給計算のための処理動作)
続いて、図7のステップS52の大気圧負荷部22からの溶湯補給計算のための処理動作について、図8を用いて説明する。図8は、大気圧負荷部22からの溶湯補給計算のための処理の流れを示すフローチャートの例である。
(Processing for calculation of molten metal replenishment from the atmospheric pressure load)
Next, the processing operation for the molten metal replenishment calculation from the atmospheric pressure load unit 22 in step S52 of FIG. 7 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an example of a flowchart showing a processing flow for molten metal replenishment calculation from the atmospheric pressure load unit 22.
CPUは、先ず、大気圧負荷部22に接する溶湯要素が溶湯補給によって空になっているか否かをチェックする(ステップS61)。大気圧負荷部22に接する溶湯要素が空になっていれば(S61のNO)、CPUは、その要素を大気圧負荷部22に変更し(ステップS62)、次いで、大気圧負荷部22に接する溶湯要素からの溶湯補給計算を行う(ステップS63)。大気圧負荷部22に接する溶湯要素が溶湯補給によって空になっていなければ(S61のYES)、CPUは、直接ステップS63に移行する。そして、ステップS63の処理終了後、CPUは、大気圧負荷部22からの溶湯補給計算のための一連の処理動作を終了し、図6のステップS49に移る。 First, the CPU checks whether or not the molten metal element in contact with the atmospheric pressure load unit 22 is emptied by molten metal replenishment (step S61). If the molten metal element in contact with the atmospheric pressure load unit 22 is empty (NO in S61), the CPU changes the element to the atmospheric pressure load unit 22 (step S62), and then contacts the atmospheric pressure load unit 22. A melt replenishment calculation from the melt element is performed (step S63). If the molten metal element in contact with the atmospheric pressure load unit 22 is not emptied due to the molten metal supply (YES in S61), the CPU directly proceeds to step S63. And after completion | finish of the process of step S63, CPU complete | finishes a series of processing operation for the molten metal supply calculation from the atmospheric pressure load part 22, and moves to step S49 of FIG.
(最高温度部からの溶湯補給計算のための処理動作)
続いて、図7のステップS53の最高温度部からの溶湯補給計算のための処理動作について、図9を用いて説明する。図9は、最高温度部からの溶湯補給計算のための処理の流れを示すフローチャートの例である。
(Processing for calculation of molten metal replenishment from the highest temperature part)
Next, the processing operation for the molten metal replenishment calculation from the maximum temperature part in step S53 in FIG. 7 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an example of a flowchart showing a processing flow for molten metal replenishment calculation from the maximum temperature portion.
CPUは、先ず、最高温度部の要素が溶湯補給によって空になっていないか否かをチェックする(ステップS71)。最高温度部の要素が空になっていれば(S71のNO)、CPUは、最高温度部の次に高い温度部を最高温度部に変更し(ステップS72)、次いで、最高温度要素からの溶湯補給計算を行う(ステップS73)。最高温度部の要素が空になっていなければ(S61のYES)、CPUは、直接ステップS73に移行する。そして、ステップS73の処理終了後、CPUは、最高温度部からの溶湯補給計算のための一連の処理動作を終了し、図6のステップS49に移る。 First, the CPU checks whether or not the element of the maximum temperature portion is emptied due to the molten metal supply (step S71). If the highest temperature element is empty (NO in S71), the CPU changes the highest temperature part next to the highest temperature part to the highest temperature part (step S72), and then the molten metal from the highest temperature element. Supply calculation is performed (step S73). If the element of the maximum temperature part is not empty (YES in S61), the CPU directly proceeds to step S73. And after completion | finish of the process of step S73, CPU complete | finishes a series of processing operation for the molten metal replenishment calculation from a maximum temperature part, and transfers to step S49 of FIG.
(引け巣計算Bのための処理動作)
続いて、図6のステップS48の引け巣計算Bのための処理動作について、図10を用いて説明する。図10は、引け巣計算Bのための処理の流れを示すフローチャートの例である。
(Processing for shrinkage calculation B)
Subsequently, the processing operation for shrinkage nest calculation B in step S48 of FIG. 6 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an example of a flowchart showing a flow of processing for shrinkage nest calculation B.
CPUは、先ず、補給可能な隣接要素数nmaxのカウンタを0にリセットし(ステップS81)、次いで、対角線方向の要素を含む隣接要素、26個の全てについてサーチを指示し(ステップS82)、次いで、サーチ対象の要素よりも高温の要素であるか否かを判断する(ステップS83)。 The CPU first resets the counter of the number of adjacent elements n max that can be replenished to 0 (step S81), and then instructs the search for all 26 adjacent elements including diagonal elements (step S82). Next, it is determined whether or not the element is hotter than the element to be searched (step S83).
CPUは、サーチ対象の要素よりも高温の要素でなければ(S83のNO)、ステップS82に戻り、高温の要素であれば(S83のYES)、隣接要素数nmaxのカウンタを1個増分(nmax=nmax+1)する(ステップS84)。CPUは、ステップS82からステップS85までのループ処理を、隣接要素の全て(26個)について完了するまで繰り返して実行する。そして、CPUは、隣接要素の全てについてループ処理が完了すると、隣接要素数nmaxが1個以上(nmax>0)であるか否かを判断する(ステップS86)。 The CPU returns to step S82 if it is not an element having a higher temperature than the element to be searched (NO in S83), and if it is a high temperature element (YES in S83), the counter for the number of adjacent elements n max is incremented by one ( n max = n max +1) (step S84). The CPU repeatedly executes the loop processing from step S82 to step S85 until all the adjacent elements (26) are completed. Then, when the loop processing is completed for all the adjacent elements, the CPU determines whether or not the number of adjacent elements n max is 1 or more (n max > 0) (step S86).
CPUは、隣接要素数nmaxが1個以上でなければ(S86のNO)、引け巣計算Bのための一連の処理を終了し、隣接要素数nmaxが1個以上であれば(S86のYES)、溶湯補給可能な隣接要素のサーチを指示し(ステップS87)、次いで、隣接要素からの溶湯補給計算を行う(ステップS88)。CPUは、ステップS87からステップS89までのループ処理を、溶湯補給可能な隣接要素についてサーチが完了するまで繰り返して実行する。そして、CPUは、溶湯補給可能な隣接要素についてループ処理が完了すると、引け巣計算Bのための一連の処理動作を終了し、図6のステップS49に移る。 If the number of adjacent elements n max is not 1 or more (NO in S86), the CPU ends a series of processes for shrinkage calculation B, and if the number of adjacent elements n max is 1 or more (in S86). (YES), a search for an adjacent element that can be supplied with molten metal is instructed (step S87), and then a molten metal supply calculation from the adjacent element is performed (step S88). The CPU repeatedly executes the loop processing from step S87 to step S89 until the search is completed for adjacent elements that can be refilled with molten metal. Then, when the loop processing is completed for the adjacent elements that can be replenished with molten metal, the CPU ends the series of processing operations for shrinkage nest calculation B, and proceeds to step S49 in FIG.
[プログラム]
鋳造品の凝固解析を行うに際して、大気圧負荷部22を設定する処理、及び、大気圧を解析パラメータの一つとして用いて引け巣欠陥の発生を予測する処理は、コンピュータの一例であるマイクロコンピュータに対するプログラムの命令によって実行することができる。より具体的には、マイクロコンピュータのCPUによる制御の下に実行される、図3乃至図10のフローチャートの一連の処理は、CPUに対するプログラムの命令によって実行することができる。
[program]
When performing solidification analysis of a cast product, the process of setting the atmospheric pressure load unit 22 and the process of predicting the occurrence of shrinkage defects using the atmospheric pressure as one of analysis parameters are microcomputers that are examples of computers. Can be executed by a program instruction. More specifically, the series of processes in the flowcharts of FIGS. 3 to 10 executed under the control of the CPU of the microcomputer can be executed by program instructions for the CPU.
この一連の処理をCPUに実行させる、本発明の一実施形態に係るプログラムについては、マイクロコンピュータのROMに予めインストールしておくことが考えられる。ただし、これに限定されるものではなく、有線や無線による通信手段によって提供することも可能であるし、コンピュータ読み取りが可能なICカードやUSBメモリ等の記憶媒体に格納して提供することも可能である。 A program according to an embodiment of the present invention that causes the CPU to execute this series of processing may be preinstalled in the ROM of the microcomputer. However, the present invention is not limited to this, and can be provided by wired or wireless communication means, or can be provided by being stored in a storage medium such as a computer-readable IC card or USB memory. It is.
[従来の引け巣予測方法の考え方]
ここで、従来の引け巣予測方法の考え方について、図11を用いて説明する。図11は、従来の引け巣予測方法の考え方を模式的に示す鋳物の断面図の例である。時間は、図11A→図11B→図11Cと進む。
[Concept of conventional shrinkage nest prediction method]
Here, the concept of the conventional shrinkage nest prediction method will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an example of a cross-sectional view of a casting schematically showing the concept of a conventional shrinkage cavity prediction method. The time advances from FIG. 11A → FIG. 11B → FIG. 11C.
溶湯補給は、重力方向、即ち最上部から最下部方向へと行われる。自由流動域以外の部分23は、流動限界固相率として定義される値以上の部分である。自由流動域の部分24は、流動限界固相率として定義される値以下の領域である。このようにすると、引け巣欠陥は、自由流動域の部分24の最上部から発生することになる。そして、図示する位置に引け巣欠陥26,27の発生位置が予測されることになる。 The molten metal replenishment is performed in the direction of gravity, that is, from the uppermost part to the lowermost part. The portion 23 other than the free flow region is a portion equal to or greater than the value defined as the flow limit solid phase ratio. The portion 24 of the free flow region is a region below the value defined as the flow limit solid phase ratio. In this way, the shrinkage defect is generated from the uppermost portion of the free flow region portion 24. And the generation | occurrence | production position of the shrinkage defect 26 and 27 will be estimated in the position shown in figure.
図11Aでは、Δhで示すヘッドの差から重力的に上に位置する位置に引け巣欠陥26が発生する。図11Bでは、同様に重力的に上に位置する位置に引け巣欠陥27が発生する。図11Cでは、ほとんど凝固が終了した状態であって引け巣欠陥27は、図示する位置に成長する。最終的には、引け巣欠陥26の位置と引け巣欠陥27の位置の2ヶ所に、引け巣欠陥の発生位置が予測されることになる。 In FIG. 11A, the shrinkage defect 26 is generated at a position gravitationally above the head difference indicated by Δh. In FIG. 11B, similarly, the shrinkage defect 27 is generated at a position located gravitationally above. In FIG. 11C, the shrinkage nest defect 27 grows at the position shown in the figure in a state where the solidification is almost completed. Eventually, the occurrence position of the shrinkage defect is predicted at two locations, the position of the shrinkage defect 26 and the position of the shrinkage defect 27.
[本実施形態の引け巣予測方法の考え方]
次に、本実施形態の引け巣予測方法の考え方について、図12を用いて説明する。図12は、本実施形態の引け巣予測方法の考え方を模式的に示す鋳物の断面図の例である。
[Concept of shrinkage nest prediction method of this embodiment]
Next, the concept of the shrinkage nest prediction method of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an example of a sectional view of a casting schematically showing the concept of the shrinkage cavity prediction method of the present embodiment.
本実施形態に係る鋳造凝固解析装置10では、溶湯補給は、重力方向に加えて、大気圧負荷部22に接する溶湯部からも行うこととする。大気圧負荷部22による自由流動域の部分24に対する大気圧の付与により、溶湯補給は、重力方向とは逆方向、即ち下から上方向へも行われることになる。 In the casting solidification analysis apparatus 10 according to the present embodiment, the molten metal replenishment is performed from the molten metal portion in contact with the atmospheric pressure load portion 22 in addition to the gravity direction. By applying the atmospheric pressure to the free flow region portion 24 by the atmospheric pressure load section 22, the molten metal replenishment is performed in the direction opposite to the gravity direction, that is, from the bottom to the top.
時間は、図12A→図12B→図12Cと進む。自由流動域以外の部分23は、流動限界固相率として定義される値以上の部分である。自由流動域の部分24は、流動限界固相率として定義される値以下の領域である。引け巣欠陥は、大気圧負荷部22に接して発生し、引け巣欠陥25として成長する。 The time advances from FIG. 12A to FIG. 12B to FIG. 12C. The portion 23 other than the free flow region is a portion equal to or greater than the value defined as the flow limit solid phase ratio. The portion 24 of the free flow region is a region below the value defined as the flow limit solid phase ratio. The shrinkage defect occurs in contact with the atmospheric pressure load portion 22 and grows as the shrinkage defect 25.
図12Aでは、大気圧負荷部22を通して自由流動域の部分24の領域全体に大気圧が作用することになる。これにより、図11に示す引け巣欠陥26に相当する部分にも溶湯が補給されることになる。この結果、図12Cの引け巣欠陥25の位置の1ヶ所にだけ、引け巣欠陥の発生位置が予測されることになる。 In FIG. 12A, atmospheric pressure acts on the entire region 24 of the free flow region through the atmospheric pressure load portion 22. As a result, the molten metal is also supplied to the portion corresponding to the shrinkage defect 26 shown in FIG. As a result, the occurrence position of the shrinkage defect is predicted only at one position of the shrinkage defect 25 in FIG. 12C.
図13は、図12に示す自由流動域の部分24の領域が凝固進行に伴ってある時間後に溶湯は残存するものの自由流動が不可能な状態になった部分、即ち、固相率が流動限界固相率以上で1未満の部分の自由流動域以外の部分24’を示す図の例である。 FIG. 13 shows the portion of the free flow region portion 24 shown in FIG. 12 where the molten metal remains after a certain time as the solidification progresses, but the state where the free flow is impossible, that is, the solid fraction is the flow limit. It is an example of the figure which shows part 24 'other than the free-flow region of a part more than a solid phase rate and less than one.
自由流動域以外の部分24’の外側の鋳物部は、固相率が1に達した凝固完了部分である。この自由流動域以外の部分24’の領域では固相量が多いため、溶湯は広範囲には速やかに動けない。したがって、溶湯補給の授受は隣接要素間だけで行われる。このとき、溶湯の補給方向は、大気圧負荷部22および重力方向は考慮せずに、温度の高い方から低い方へと行われるものとする。これにより、自由流動域以外の部分24’の領域内に軽微な引け巣欠陥が予測されることになる。 The casting portion outside the portion 24 ′ other than the free flow region is a solidification completed portion where the solid phase ratio has reached 1. Since the amount of the solid phase is large in the region 24 ′ other than the free flow region, the molten metal cannot move quickly over a wide range. Therefore, transfer of molten metal replenishment is performed only between adjacent elements. At this time, the replenishment direction of the molten metal is performed from the higher temperature to the lower temperature without considering the atmospheric pressure load portion 22 and the gravity direction. As a result, a slight shrinkage defect is predicted in the region of the portion 24 ′ other than the free flow region.
図13において、引け巣欠陥26,27は、前述の自由流動域における従来の引け巣予測法で予測される引け巣欠陥を示すものである。 In FIG. 13, shrinkage defect 26, 27 indicates a shrinkage defect predicted by the conventional shrinkage prediction method in the above-described free flow region.
図14は、本実施形態で用いた鋳物の全体形状を示す斜視図の例である。 FIG. 14 is an example of a perspective view showing the overall shape of the casting used in the present embodiment.
鋳物30は、鋳型内に配置した溶湯の注入口31と、注入口31から鋳物本体部へ溶湯を導くための湯道32と、鋳物部分33a,33b,33cとで構成されている。大気圧負荷部22は、通気性の良い耐火物で作製されている。以降の説明については、鋳物部分33a,33b,33cを含むA−A’断面部について行う。 The casting 30 includes a molten metal injection port 31 disposed in the mold, a runner 32 for introducing the molten metal from the injection port 31 to the casting main body, and casting portions 33a, 33b, and 33c. The atmospheric pressure load portion 22 is made of a refractory material having good air permeability. About subsequent description, it carries out about A-A 'cross-section part containing casting part 33a, 33b, 33c.
図15は、本実施形態で用いた鋳物に発生した実際の引け巣欠陥の発生位置を示す図の例であり、図14のA−A’断面図に対応している。この実際の鋳物の断面図は、例えば染色探傷試験によって得られたものである。染色探傷試験は、赤色や蛍光の浸透性のよい検査液を用いて引け巣欠陥を検出する非破壊検査方式である。 FIG. 15 is an example of a diagram showing a position where an actual shrinkage defect occurs in the casting used in the present embodiment, and corresponds to a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 14. The actual sectional view of the casting is obtained by, for example, a dye flaw detection test. The dye flaw detection test is a non-destructive inspection method that detects a shrinkage defect using a test solution having good red or fluorescent permeability.
図15において、鋳物部分41aは、図14の鋳物部分33aに相当し、鋳物部分41cは、図14の鋳物部分33cに相当する。また、一点鎖線で示す部分42は、図14の大気圧負荷部22に相当する部分であって、鋳型砂と共に除去された部分である。 In FIG. 15, a cast part 41a corresponds to the cast part 33a in FIG. 14, and a cast part 41c corresponds to the cast part 33c in FIG. Moreover, the part 42 shown with a dashed-dotted line is a part corresponded to the atmospheric pressure load part 22 of FIG. 14, Comprising: It is the part removed with the mold sand.
鋳物部分41aでは、図示した破線の円43,44内に引け巣欠陥が発生している。鋳物部分41cでは、図示した破線の円45内に引け巣欠陥が発生している。これらの引け巣欠陥のうち、破線の円44,45内に発生する引け巣欠陥は、微小な空洞部が密に点在するものである。 In the casting portion 41a, shrinkage defects are generated in the broken circles 43 and 44 shown in the figure. In the casting portion 41c, a shrinkage defect is generated in a broken-line circle 45 shown in the figure. Among these shrinkage defects, shrinkage defects generated in the broken-line circles 44 and 45 are densely interspersed with minute cavities.
図16は、本実施形態で用いた鋳物が、設定した流動限界固相率に到達する時間の分布を示す図の例である。これはシミュレーションの過程で得られたものであり、図14で示したA−A’断面部での様子を示す。 FIG. 16 is an example of a diagram showing a distribution of time for the casting used in the present embodiment to reach the set flow limit solid phase ratio. This is obtained in the course of the simulation, and shows a state at the A-A ′ cross section shown in FIG. 14.
図16において、鋳物部分51aは、図14の鋳物部分33aに相当し、鋳物部分51cは、図14の鋳物部分33cに相当する。大部分で通気性のある大気圧負荷部52へ向かう指向性凝固が達成されている。このことから、本実施形態によれば、引け巣計算の大部分は、図6の引け巣計算Aのステップ(ステップS47)で行われることになる。一方、図中の破線53,54で囲った内側の領域では、大気圧負荷部52の方向への指向性凝固が未達なため、この領域では、図6の引け巣計算Bのステップ(ステップS48)で行われることになる。 In FIG. 16, a cast part 51a corresponds to the cast part 33a in FIG. 14, and a cast part 51c corresponds to the cast part 33c in FIG. Directional solidification toward the atmospheric pressure load 52, which is mostly air permeable, is achieved. From this, according to this embodiment, most of the shrinkage nest calculation is performed in the step (step S47) of the shrinkage nest calculation A in FIG. On the other hand, in the inner area surrounded by the broken lines 53 and 54 in the figure, the directional solidification in the direction of the atmospheric pressure load section 52 has not been achieved. Therefore, in this area, the step of the shrinkage nest calculation B in FIG. This is performed in S48).
図17は、本実施形態で用いた鋳物について、従来法による引け巣予測結果を示す図の例であり、図14のA−A’断面図に対応している。 FIG. 17 is an example of a diagram showing shrinkage cavity prediction results according to the conventional method for the casting used in the present embodiment, and corresponds to the A-A ′ sectional view of FIG. 14.
図17において、鋳物部分61aは、図14の鋳物部分33aに相当し、鋳物部分61cは、図14の鋳物部分33cに相当する。大気圧負荷部62については、従来の引け巣予測法では設定されないが、本実施形態に係る引け巣予測法との対比のために構成部材の一つとして設定している。従来の引け巣予測法では、引け巣欠陥は、図中に示した4ヶ所の破線の円63,64,65,66内に予測される。これを、図15に示す実際の引け巣欠陥の発生位置と対比すると、予測された4ヶ所の破線の円63,64,65,66内の引け巣欠陥のうち、破線の円66内の引け巣欠陥は実際の鋳物には存在していないものである。 In FIG. 17, a cast part 61a corresponds to the cast part 33a in FIG. 14, and a cast part 61c corresponds to the cast part 33c in FIG. The atmospheric pressure load unit 62 is not set in the conventional shrinkage nest prediction method, but is set as one of the constituent members for comparison with the shrinkage nest prediction method according to the present embodiment. In the conventional shrinkage nest prediction method, shrinkage defects are predicted within four broken circles 63, 64, 65, 66 shown in the figure. When this is compared with the actual occurrence position of the shrinkage nest defect shown in FIG. 15, among the predicted shrinkage nest defects in the dashed circles 63, 64, 65, 66, the shrinkage in the broken circle 66 is shown. Nest defects are not present in actual castings.
従来の引け巣予測法では、重力方向しか考慮していないために、溶湯補給が各鋳物の上部から下方向へ行われることから、鋳物部分61cの上部に、破線の円66内の引け巣欠陥が予測されてしまうのである。 Since the conventional shrinkage cavity prediction method only considers the direction of gravity, the molten metal is replenished downward from the upper part of each casting. Therefore, the shrinkage defect in the broken line circle 66 is formed above the casting part 61c. Is predicted.
図18は、本実施形態で用いた鋳物について、本実施形態に係る引け巣予測法による引け巣予測結果を示す図の例であり、図14のA−A’断面図に対応している。 FIG. 18 is an example of a diagram showing a shrinkage cavity prediction result by the shrinkage cavity prediction method according to this embodiment for the casting used in this embodiment, and corresponds to the A-A ′ sectional view of FIG. 14.
図18において、鋳物部分71aは、図14の鋳物部分33aに相当し、鋳物部分71cは、図14の鋳物部分33cに相当する。鋳物部分33aの最上部に大気圧負荷部72が設定されている。本実施形態に係る引け巣予測法によれば、引け巣欠陥は図中に示した3ヶ所の破線の円73,74,75内に予測される。これを、図15に示す実際の引け巣欠陥の発生位置と比較すると、予測されている破線の円73,74,75内の引け巣欠陥はそれぞれ図15の破線の円43,44,45内の引け巣欠陥によく対応している。そして、鋳物部分71cの上部に引け巣欠陥が予測されていないことも、図15の鋳物部分41cの上部の状況と一致している。 In FIG. 18, a cast part 71a corresponds to the cast part 33a in FIG. 14, and a cast part 71c corresponds to the cast part 33c in FIG. An atmospheric pressure load portion 72 is set at the uppermost portion of the casting portion 33a. According to the shrinkage nest prediction method according to this embodiment, shrinkage nest defects are predicted within the three broken circles 73, 74, and 75 shown in the figure. When this is compared with the actual occurrence position of the shrinkage defect shown in FIG. 15, the predicted shrinkage defects in the broken circles 73, 74, and 75 are within the broken circles 43, 44, and 45 in FIG. It responds well to the shrinkage defects. The fact that the shrinkage defect is not predicted at the upper part of the casting part 71c is also consistent with the situation at the upper part of the casting part 41c in FIG.
鋳物部分71aの上部に引け巣欠陥が発生しないのは、ここに引け巣空洞が出来ようとしても、大気圧負荷部72からの大気圧の作用によって溶湯の押し上げが起こり、これによって空洞が溶湯によって埋められてしまうからである。 The shrinkage defect does not occur in the upper part of the casting portion 71a. Even if a shrinkage cavity is formed here, the molten metal is pushed up by the action of the atmospheric pressure from the atmospheric pressure load portion 72, and the cavity is thereby caused by the molten metal. Because it will be buried.
以上説明したように、本実施形態では、鋳造品の凝固解析を行うに際して、粘性流れ状態である自由流動域に対して大気圧を付与する大気圧負荷部22を設定し、大気圧負荷部22によって付与される大気圧を解析パラメータの一つとして用いて引け巣欠陥の発生を予測するようにしている。これにより、鋳物本体の最上部よりも低い位置に押湯を付けたもの(例えば、サイドライザー)などの特殊な形状の鋳物であっても、引け巣欠陥の発生を精度よく予測することができる。このことについては、実際の引け巣欠陥の発生状況を示す図15と、本実施形態に係る引け巣予測法による引け巣予測結果を示す図18との対比からも明らかである。 As described above, in the present embodiment, when performing the solidification analysis of the cast product, the atmospheric pressure load unit 22 that applies atmospheric pressure to the free flow region that is in a viscous flow state is set, and the atmospheric pressure load unit 22 is set. The generation of shrinkage defects is predicted using the atmospheric pressure given by the above as one of the analysis parameters. As a result, the occurrence of shrinkage defect can be accurately predicted even for a casting having a special shape such as a casting (eg, a side riser) with a feeder at a position lower than the uppermost portion of the casting body. . This is also clear from a comparison between FIG. 15 showing the actual state of shrinkage defect generation and FIG. 18 showing the shrinkage prediction result by the shrinkage prediction method according to the present embodiment.
ここで、例えば、実際の鋳造に用いる鋳型に、溶湯を入れるための貫通孔や、空気を出すための貫通孔が存在する場合には、当該貫通孔に対応する位置に大気圧負荷部22を設定することが好ましい。これにより、実際の鋳造において、貫通孔を通して作用する大気圧を考慮して引け巣欠陥の発生を予測することができるため、引け巣欠陥の発生の予測精度をより高めることができる。その結果、実際の鋳造において、引け巣欠陥の発生を抑えることができるため、品質の高い鋳造品を製造することができる。 Here, for example, when a mold used for actual casting has a through hole for introducing molten metal or a through hole for taking out air, the atmospheric pressure load portion 22 is provided at a position corresponding to the through hole. It is preferable to set. Thereby, in actual casting, since the occurrence of shrinkage defect can be predicted in consideration of the atmospheric pressure acting through the through hole, the prediction accuracy of the occurrence of shrinkage defect can be further increased. As a result, since the occurrence of shrinkage defects can be suppressed in actual casting, a high-quality cast product can be manufactured.
ただし、大気圧負荷部22の設定位置については、上記の設定例に限定されるものではない。例えば、任意の位置に大気圧負荷部22を設定し、それを基に引け巣欠陥の発生を予測し、良好な予測結果が得られた場合の、大気圧負荷部22の設定位置に対応して、実際の鋳型に貫通孔を設けるようにすることもできる。これにより、実際の鋳造において、引け巣欠陥の発生の予測結果を忠実に反映させることできるため、引け巣欠陥の発生を抑えることができ、品質の高い鋳造品を製造することができる。 However, the setting position of the atmospheric pressure load unit 22 is not limited to the above setting example. For example, when the atmospheric pressure load unit 22 is set at an arbitrary position, the occurrence of shrinkage defect is predicted based on the atmospheric pressure load unit 22, and the good prediction result is obtained, it corresponds to the set position of the atmospheric pressure load unit 22. Thus, a through hole can be provided in an actual mold. Thereby, in the actual casting, since the predicted result of the occurrence of the shrinkage cavity defect can be faithfully reflected, the occurrence of the shrinkage cavity defect can be suppressed, and a high-quality cast product can be manufactured.
[変形例]
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、図1に示す各機能部については、ソフトウェアで実現する場合の他、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによってハードウェアで実現してもよい。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. For example, each functional unit shown in FIG. 1 may be realized by hardware in addition to the case where it is realized by software, for example, by designing a part or all of them by an integrated circuit.
10…鋳造凝固解析装置、 11…プリプロセッサ部、 12…凝固解析実行部、 13…ポストプロセッサ部、 21…鋳型、 22,52,62,72…大気圧負荷部、 23…自由流動域以外の部分、 24…自由流動域の部分、 25,26,27…引け巣欠陥 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Casting solidification analysis apparatus, 11 ... Preprocessor part, 12 ... Solidification analysis execution part, 13 ... Post processor part, 21 ... Mold, 22, 52, 62, 72 ... Atmospheric pressure load part, 23 ... Parts other than free flow area 24 ... Free-flow region 25, 26, 27 ... Shrinkage defect
Claims (7)
前記大気圧負荷部によって前記自由流動域の部分に付与される大気圧を解析パラメータの一つとして用いて引け巣欠陥の発生を予測する解析実行工程と、
の各処理を実行することを特徴とする鋳造凝固解析方法。 When performing a solidification analysis of a cast product, a setting step for setting an atmospheric pressure load section that applies atmospheric pressure to a portion of a free flow region that is in a viscous flow state;
An analysis execution step of predicting the occurrence of shrinkage defect using the atmospheric pressure applied to the part of the free flow region by the atmospheric pressure load part as one of analysis parameters;
The casting solidification analysis method characterized by performing each process of.
ことを特徴とする請求項1に記載の鋳造凝固解析方法。 In the setting step, the free flowable elements are grouped into element groups connected on one or more surfaces, and when the free flowable group to which the search target element belongs is in contact with the atmospheric pressure load portion, The casting solidification analysis method according to claim 1, wherein the molten metal replenishment calculation for compensating for the shrinkage in the free flow region is a molten metal replenishment calculation from the atmospheric pressure load section.
ことを特徴とする請求項2に記載の鋳造凝固解析方法。 The molten metal replenishment calculation from the molten metal element in contact with the atmospheric pressure load part is performed in the setting step when the molten metal element in contact with the atmospheric pressure load area is emptied by molten metal replenishment. The casting solidification analysis method described.
ことを特徴とする請求項2に記載の鋳造凝固解析方法。 In the setting step, when a free flowable group to which the element to be searched belongs does not contact the atmospheric pressure load portion, a melt replenishment calculation for compensating for the shrinkage in the free flow region portion is performed from the highest temperature portion. The casting solidification analysis method according to claim 2, wherein molten metal supply calculation is performed.
ことを特徴とする請求項4に記載の鋳造凝固解析方法。 In the setting step, when the element of the highest temperature part is emptied by the molten metal supply, the next highest temperature part is changed to the highest temperature part, and the molten metal supply calculation from the highest temperature part is performed. The casting solidification analysis method according to claim 4.
前記大気圧負荷部によって前記自由流動域の部分に付与される大気圧を解析パラメータの一つとして用いて引け巣欠陥の発生を予測する解析実行部と、
を備えることを特徴とする鋳造凝固解析装置。 When performing solidification analysis of a cast product, a setting unit that sets an atmospheric pressure load unit that applies atmospheric pressure to a portion of a free flow region that is in a viscous flow state;
An analysis execution unit that predicts the occurrence of shrinkage defects using the atmospheric pressure applied to the portion of the free flow region by the atmospheric pressure load unit as one of the analysis parameters;
A casting solidification analysis device comprising:
前記大気圧負荷部によって前記自由流動域の部分に付与される大気圧を解析パラメータの一つとして用いて引け巣欠陥の発生を予測する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 When performing solidification analysis of a cast product, a process of setting an atmospheric pressure load section that applies atmospheric pressure to a portion of a free flow region that is in a viscous flow state;
A process of predicting the occurrence of shrinkage defects using the atmospheric pressure applied to the free flow region by the atmospheric pressure load as one of the analysis parameters;
A program that causes a computer to execute.
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2017
- 2017-03-14 JP JP2017048020A patent/JP2018149576A/en active Pending
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