JPS61129253A - 鋳物形状のモデル化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、鋳物の凝固解析に適用される鋳物形状のモデ
ル化法【関する。

（従来の技術） 鋳造品の作製て当っては、内部に引は巣が残らないよう
に押湯や冶金な適切に配置することが必要であり、その
ためいわゆる鋳造方案が立てられるＯ 従来の鋳造方案は、１次元的な凝固速度式や実験式およ
び経験的固有技術な基本とし、しかも勘による部分が少
なくなかったので、適確さを欠くことが多かった。

そこで近年においては、コンピュータを用いた数値解析
によりて凝固現象をシュミレーションし、これによって
鋳造時の凝固過程を解析して引は巣欠陥の推定を行なう
という試みが進められている。

上記シュミレーションは凝固解析と呼ばれ、このシュミ
レーションによって健全な品質が保証された上で実際に
模型が作成される。以下に、この凝固解析の手順を示す
。

−）鋳造方案に基づく鋳物形状ｌモデル化して微少要素
に分割する。

（ｂ）　　微少要素ごとに熱収支を計算する口（Ｃ）＃
固パターンを計算して、指向性凝固が表現されない場所
忙引は巣が発生すると予測する。

（ｄ）　　（ｃ）で引は巣が発生すると予測された場合
、鋳造方案を修正して再度（、）〜（Ｃ）の処理を行な
うＯ この凝固解析を行なう上で最も重要な事項は、（ａ）に
示したモデル化である。

第５図および第６図は、ドラム状をなした鋳物について
の鋳造方案の縦断面形状および平面形状を各々部分的に
示している。このような方案が適正か否かを解析する場
合、鋳物形状全体を解析の対象とすることは得策でない
。そこでかかる形状をもつ鋳造方案のモデル化は引は巣
の発生し易い個所、すなわち横押湯部分１のつけ根周辺
部について行なわれる。

第７図は、３次元解析を行なう場合における上記鋳造方
案についてのモデル化の例を示す。同図に示す如〈従来
は、微少要素に分割し易いように曲率を有する部分、た
とえば第５図に示した横押湯部分１等゛を階段状に近似
している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、鋳造方案の形状が第５図に示すように単純で
ある場合にはモデル化が容易であるが、たとえば後述す
るバルブボディ等についての鋳造“□　　方案のように
解析すべき部分が多くかそれらの部分が曲率を有する場
合、曲率部を階段状に近似する従来のモデル化法では、
モデル化に多大の手間と時間夕要していた。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、鋳物形状の曲率な有する分を肉厚を考慮し
ながら展開して板状にモデル化している。

（作　用） 本発明によれば、鋳物形状の曲率を有する部分が板状に
モデル化される。

（実施例） 以下、図面な参・照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、第２図に示すバルブボディについての鋳造方
案を本発明に従っ″′Ｃ３次元的にモデル化した例を示
している。第２図に示した方案は、球殻状の鋳物形状を
有するバルブボディ１０の適所に６個の円柱状押湯部分
１１Ａ〜ＩＩＦが形成され、かつバルブボディ１０の適
所に多数個の冶金１２が配設されている。

本発明に係るモデル化法では、第１図に示す如く、球殻
構造のバルブボディ１０が同図に符号１０′で示す如く
板状に展開された形にモデル化される。このようにメデ
ィ１０を板状にモデル化するに際しては、該テディ１０
の肉厚が考慮され、同図に符号１３で示す如く、肉厚の
大きい部分は板状体を多段重ねした構造となるようにモ
デル化される。

鋳造方案に示す押湯部分１１Ａ〜ＩＩＦは、第１図に符
号１１Ａ′〜１１Ｆ′で示す如くモデル化される。すな
わち曲率な有する部分が階段状に近似され、それらの位
置は上記ボディ１０の曲率に応じて決定される。そして
方案に示す各冶金１２の位置も、符号１２′で示す如く
ボディ１０の曲率に応じて決定される。

第３図は、第２図に示した鋳造方案に基づく実際の鋳造
製品の引は巣発生位置を斜線で示し、また第４図は第１
図に示す板状モデルを３次元凝固解析することＫよって
求めた引は巣の予測発生位置を同じく斜線で示している
。

同各図の対比から明らかなように、実際の鋳造によって
発生した引は巣の位置と、上記モデルを用いたシュミレ
ーシいンによって予測した引は巣の発生位置とはほぼ符
合している。つまり、第４　′図は本実施例に係るモデ
ル化法の実用性の高さを示唆している。

上記シュミレーションによって引は巣の発生が予測され
た場合には、前述したようにこの引は巣−を無くす方向
に鋳造方案が修正されろ。つまり、第２図に示す方案に
おける押湯部分１１Ａ〜ＩＩＦおよび冶金１２の配置位
置や大きさを変更するという鋳造方案の修正作業が行な
われる。そして、修正された方案に対し再び上記したモ
デル化が行なわれ、かつそのモデルについての凝固解析
が実施される。

なお、上記凝固解析によって引は巣の発生が無いと予測
された場合、つまり鋳造方案が適正であると見做しうる
場合には、その鋳造方案に従った模型が製作される。

鋳物形状の曲率を有する部分（たとえば実施例に示した
バルブボディ１０の球殻部）を板状にモデル化する本発
明のモデル化法を採用した場合と、上記曲率を有する部
分を階段状にモデル化する従来法を採用した場合とでは
、引は巣予測精度を除き、下表に示す如くモデル化工数
（時間換算）、モデルに対する分割要素数、凝固解析に
要する計更 算時間およびモデル介呈数（時間換算）について著しい
差異を生じる。っまシ本発明忙よれば、凝固解析の迅速
化を図れ、かつ解析に要する手間を大幅に縮少すること
ができる。なお、同表に示す比較データは第２図に示し
た鋳造方案についてのものである。

（発明の効果） 本発明においては、鋳物形状の曲率を有する部分を板状
にモデル化している。従って、同部分を階段状に近似し
てモデル化する従来法に比してモデル化に要する工数を
大幅に減少することができ、しかも結果として凝固解析
全般に要する工数を著しく減らすことができるので、鋳
造方案確定作業の迅速化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るモデル化法の一実施例を示した斜
視図、第２図はパルゲディについての鋳造方案の一例を
示した斜視図、第３図は第２図の方案に基づく実襟の鋳
造品の引は巣発生位置を示した図、第４図は本発明に係
るモデルについての予測側は巣発生位置を示した図、第
５図および第６図は、各々ドラム状をなした鋳物につい
ての鋳造方案を部分的に示した縦断面図および平面図、
第７図は第５図に示した鋳造方案の従来法による三次元
モデルを示している。 １０．１０’・・・パルプデデイ、１１Ａ〜１１Ｆ。 １１Ａ′〜１１Ｆ′・・・押湯部分、１２　、１２’・
・・冶金。 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳物形状の曲率を有する部分を肉厚を考慮しながら展開
   して板状にモデル化することを特徴とする鋳物形状のモ
   デル化法。