JP4501844B2 - 鋳造解析装置及び鋳造解析方法 - Google Patents
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Description
(実施例1)
図7に示すような、150mm×150mm×厚さ5mmの平板81a上に大きさ25mm×25mm、高さ5mmの9つの突起81bが形成された製品部(キャビティ内の鋳造部)81と、鋳造時に発生する余材となるビスケット部82と、からなる鋳造品80を解析モデルとして、引け巣解析を行った。具体的には、この鋳造品となる溶湯が充填された空間の形状を入力、複数の要素に分割を行った。次に、以下の表1に示すように、材料条件として、溶湯の材質をダイカスト用アルミニウム鋳造合金(JIS規格:ADC12)、金型の材質を合金工具鋼材(JIS規格:SKD61)、鋳造装置のライナ(プランシャヘッド部)の材質を鋳鉄品(JIS規格:FC230)としたときの物性値を入力した。
実施例1と同じように解析を行った。実施例1と異なる点は、解析時において、プランジャの加圧力(鋳造圧)を50MPaにした点である。この入力したデータに基づいて引け巣の解析をした結果を図7の実施例の2の欄に示す。さらに、実施例2の解析条件と同じ条件で、実際に鋳造装置を用いてアルミニウム合金を鋳造し、得られた鋳造品の同箇所における引け巣の観察結果を、図8の参考例の2の欄に示す。
実施例1と同じように解析を行った。実施例1と異なる点は、各要素内の溶湯の流動速度の演算の際に、見掛け粘性係数を用いた式(図4(a)参照)の代わりにダルシー流れの基礎方程式(図4(b)参照)を用いた点である。この結果を図8の比較例の1の欄に示す。
実施例2と同じように解析を行った。実施例2と異なる点は、各要素内の溶湯の流動速度の演算の際に、見掛け粘性係数を用いた式の代わりにダルシー流れの基礎方程式を用いた点である。この結果を図8の比較例の2の欄に示す。
実施例1,2の解析結果における引け巣部分(斜線部)は、比較例の解析結果における引け巣部分(斜線部)に比べて少なく、実施例1,2の引け巣部分(斜線部)は、これに対応する実際の鋳造品(参考例1,2)における引け巣部分(破線囲み部)の位置に略一致し、引け巣の大きさも同程度であった。さらに、実施例2の引け巣部分の大きさの方が、実施例1の引け巣部分に比べて、実際の鋳造時に発生する引け巣に近い結果となった。
比較例1,2における解析では、鋳造時における隣接する要素間の溶湯の流動速度に、溶湯のみが流動するダルシー流れの基礎方程式を用いたが、実際の鋳造では、実施例1,2の如く固相と液相とが一緒に流動していると考えられるため、実施例1,2の如く固液共存状態の溶湯の見掛け粘性係数を用いた演算結果の方が、実際の鋳造の引け巣に近い結果になったと考えられる。さらに、実施例2の高圧(50MPa)鋳造時の引け巣の結果方が、実際の鋳造品における引け巣部分に近かったことから、実際の高圧鋳造時においては、固液共存状態の溶湯が凝固時に一体となって流れているという仮定が成り立っていることによると考えられる。
Claims (8)
- 金型に形成された空間内に射出装置を用いて溶湯を充填し、充填された溶湯に射出装置からさらに圧力を加えて保持した状態で溶湯を凝固させて得られる鋳造品について、前記溶湯が充填された空間を複数の要素に分割し、該各要素内における溶湯の圧力及び固相率を少なくとも演算すると共に、該溶湯の圧力及び固相率に基づいて隣接する各要素間において流動する溶湯の流動速度を演算することにより、前記鋳造品の引け巣の状態をコンピュータ解析する鋳造解析方法であって、
該鋳造解析方法は、前記演算において、前記各要素内における固液共存状態の溶湯が凝固時に一体となって流動すると仮定し、固液共存状態の溶湯が流動する場合の見掛け粘性係数を固相率に基づいて演算し、該見掛け粘性係数に基づいて前記溶湯の流動速度を演算することを特徴とする鋳造解析方法。 - 前記見掛け粘性係数は、射出装置からの加圧力を用いて演算されることを特徴とする請求項1または2に記載の鋳造解析方法。
- 金型に形成された空間内に射出装置を用いて溶湯を充填し、充填された溶湯に射出装置からさらに圧力を加えて保持した状態で溶湯を凝固させて得られる鋳造品について、前記溶湯が充填された空間を少なくとも複数の要素に分割して該空間内の前記鋳造品の引け巣の状態をコンピュータ解析するために、前記分割した各要素内における溶湯の圧力及び固相率を少なくとも演算すると共に、該溶湯の圧力及び固相率に基づいて隣接する各要素間において流動する溶湯の流動速度を演算する演算手段を少なくとも備えた鋳造解析装置であって、
前記演算手段は、前記各要素内における固液共存状態の溶湯が凝固時に一体となって流動すると仮定し、前記固液共存状態の溶湯が流動する場合の見掛け粘性係数を固相率に基づいて演算する手段と、該見掛け粘性係数に基づいて前記溶湯の流動速度を演算する手段と、を備えることを特徴とする鋳造解析装置。 - 前記見掛け粘性係数演算手段は、射出装置からの加圧力を用いて前記見掛け粘性係数を演算することを特徴とする請求項5または6に記載の鋳造解析装置。
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