ProCAST软件在铸造模拟中的应用

摘 要：铸造模拟软件procast是为评价和优化铸造工艺，而由美国开发的基于有限元技术的专业CAE系统，它为铸造工程师在铸造工艺中遇到的困难提供了新的解决方法，它拥有功能强大的自动网格剖分功能，铸造工程师用ProCAST软件能够直观地展现铸件在凝固过程中的流动场、温度场和应力场进行仿真模拟，优化铸造工艺参数和工艺方案，同时预测缩孔缩松缺陷等。

关键词：ProCAST铸造模拟；网格划分；缩孔缩松；缩孔缩松

中图分类号：TP391.7

ProCAST是由美国ESI公司开发的基于有限元技术的专业铸造模拟软件，它为铸造工程师优化铸造产品质量与铸造工艺解决了新的途径，ProCAST能为铸造工程师提供铸件在形成过程中流动场、温度场及应力场进行模拟分析并预测铸件的质量，优化铸造工艺方案。ProCAST能够模拟铸造过程中的流动过程，精确地显示浇不足、冷隔、夹气，预测缩孔、缩松和铸造过程中微观组织的动态变化移。

本文针对某铸件，用ProCAST模拟软件对该铸件凝固过程进行了凝固模拟，预测该铸件可能出现的缺陷，从而针对该缺陷来用SolidWorks造型软件来对该铸造模拟系统进行修改，再次运用铸造模拟软件对修改后的系统进行仿真模拟，直至模拟结果满足铸造工艺的需求，ProCAST对铸件进行数值模拟的流程如下：

1 ProCAST软件模块组成

ProCAST铸造模拟软件主要由MeshCAST模块、PreCAST模块、DataCAST模块、ProCAST模块、VisualCASt模块和Status模块构成。

1.1 ProCAST文件读入。ProCAST铸造模拟模拟软件提供了三种接口方式，用来实现与其它建模软件的连接。第一种是采用如SolidWorks、Pro/E、AnSys等其它建模软件先绘制铸件与浇注系统，再保存为ProCAST能够接收的通用文件格式，导入到MeshCAST模块进行面网格、体网格的划分，然后再进行软件的后续工作。第二种是采用其它建模软件建模后，用建模软件对铸件等进行面网格划分，然后导入到MeshCAST模块进行体网格划分，然后再进行软件的后续工作。第三种是采用建模软件对铸件等进行面网格和体网格的划分，然后导入到PreCAST模块进行模拟的后续工作[1-2]。

1.2 PreCAST模块和ProCAST模块。PreCAST模块的工作流程：首先导入后缀为.mesh的体网格文件，然后依次进行材料设置Material、铸型中各个组件之间界面条件的设置Interface、边界条件设置Boundary、工作环境设置Process、初始条件设置Intital Condition、运行参数设置Run parameters等，退出PreCAST模块时会自动保存为后缀为d.dat文件和p.dat文件。DataCAST将PreCAST中的设置编译形成计算文件，ProCAST调用该计算软件进行运算。

1.3 ViewCAST模块。ViewCAST模块是ProCAST的后处理器。它可以将计算结果可视化，供用户观察并分析计算结果。

2 应用

图2是用SolidWorks软件绘制的砂箱、冒口、铸件及冷铁等的三维模型。首先，用MeshCAST模块对其模型进行面网格和体网格划分如图3。其次，对该模型中的表面条件、边界条件、初始条件进行相关参数的设定如图4。最后，对模拟结果进行分析如图5和图6.

3 结束语

用铸造模拟软件ProCAST能够直观地展现铸件充型凝固的温度场分布，金属液流动过程，温度梯度分布及缩孔缩松等。针对模拟结果出现的问题，修改铸造工艺设计的三维模型，进行铸造工艺的优化，可以提高铸件的质量，缩短铸件的研制周期，提高铸造工艺的出品率，降低铸造工艺的成本[3]。

参考文献：

[1]王宝顺.曲面建模在ProCAST网格划分中的应用[J].铸造技术，2009（30）：926-928.

[2]赵云龙.前后处理软件与ProCAST软件接口方式的研究[J].沈阳理工大学学报，2006（25）：19-21.

[3]胡红军.ProCAST软件在铸造凝固模拟中的应用[J].材料科学与工艺，2006（14）：293-295.

[4]候华.铸造过程的计算机模拟[M].北京：国防工业出版社，2008.

[5]李日.铸造工艺仿真ProCASRT从入门到精通[M].北京：中国水利水电出版社，2010.

作者单位：兰州工业学院 材料工程学院，兰州 730050