QForm主要用于冷模锻、温模锻、热模锻、开式模锻、轧制、型材挤压等金属成形工艺的模拟和优化。可在程序中实现各种附加的特殊模块,如组织预测、热处理模拟、用户子程序分配等。
QForm软件拥有市场上最友好的用户界面,最快速的模拟时间,这得益于最现代的编程技术和广泛的功能。非常强大和通用的软件核心,可以模拟任何类型的金属成形过程。我们将30年的金属成形模拟经验投入到市场上唯一一个具有全自动和高度自适应网格生成器的软件开发中。
市场上最方便的界面,帮助非常容易地解决前置/后处理的问题在一个界面。初始数据准备,结果视图和仿真在一个窗口。在一个窗口内进行仿真、仿真参数和/或仿真初始数据的分析和校正,大大提高了工作效率。
新的算法允许非常有效地使用现代多核处理器和所有计算机资源,从而大大加快模拟速度。结果可以实时显示,即使是一个复杂的模拟运行,因为求解器和用户界面是分开的,但同时运行。
用户分配初始数据,管理仿真过程,并从单个界面窗口查看仿真结果。有许多工具可以让用户快速定义复杂的技术流程,并方便地查看从模拟中获得的丰富数据。
QForm可以模拟大多数金属成形过程,由于以下特性,QForm中可以模拟的各种过程正在不断扩展:
工件-工具系统的热-机械耦合问题
复杂工具的仿真
任意数量的仪器和工件在一个仿真模型
可形成多种不同材料的工件
弹簧加载工具和加载架的仿真
隐式和显式积分法
用户定义函数(UDF)
工件和刀具的特殊边界条件
粘塑性和弹塑性变形的模拟
热弹塑性问题的模拟
强大的仿真参数修改和有限元网格修改功能
从流行的铸造仿真软件(ProCast, MagmaSoft)导入仿真结果直接与JMatPro软件界面,创建材料的流变模型,并创建TTT和CCT图进行热处理模拟与微结构和相变模拟软件的接口
仿真过程中的有限元网格生成和重网格是自动进行的,一般不需要用户的干预。
QForm带有变形材料、工具材料、驱动器和润滑油的巨大数据库。有各种型号的机械、液压和螺旋压力机、锤头、旋转设备和几个型号的摩擦指定在程序中。
详细的用户手册被翻译成五种语言,包括程序的所有功能的描述,以及许多有趣的例子和理论基础的金属成形过程模拟在QForm中编写的容易理解的风格。
由于所有这些功能,该程序是受欢迎的科学家和学者以及工业工程师和模具设计师。
QForm Extrusion是目前市场上唯一一个可以模拟材料流动的程序,该程序可以对非常复杂的薄壁型材进行热和机械耦合的模具变形模拟。
QForm Extrusion是为了模拟分析挤压过程中的材料流动和分析模具的应力-应变状态而开发的。该程序的特点是工作带几何形状和最先进的自动网格算法的参数化表示。通过保持工作带几何形状作为参数曲面,QForm挤出能够考虑模具变形导致节流器或溢流器的局部区域非常细小的倾斜,可能只变化了几分钟的角度的情况。模拟结果和我们客户的实际生产以及实验室测试表明,这种轴承角度的变化虽然小,但可能会显著影响材料的流动模式。该软件已经被开发用于生产工程师和模具设计师,所以它不需要知道任何关于有限元方法来运行精确的模拟。
复杂挤压型材的工具需要很长时间才能设计好。仿真软件的使用大大缩短了挤出模具的开发时间,省去了在实际压榨机中的试验,大大缩短了挤出产品的上市时间,预测了挤出产品的质量,并通过这些手段大大降低了生产成本。
QForm挤压的优点:
材料流动与模具变形的力学和热耦合问题模拟(考虑模具变形对材料流动的影响,反之亦然)
由于特殊的拉格朗日-欧拉方法和QForm中使用的先进算法,最复杂的剖面的最快模拟速度(ICEB 2015)
型材挤压后冷却弹塑性变形的模拟
非常准确的模拟结果,感谢高自适应调整的网格和专门开发的耦合机械和热任务
直观的界面和易于输入的初始数据允许一个短的学习曲线
全自动模拟流程
在计算过程中查看和分析仿真结果
QForm挤压的特点:
模拟任何复杂的固体、半固体和空心剖面
型材前端形状预测
过程中任意阶段的剖面速度分布
对任意数量的坯料进行机械和热力耦合计算
考虑了模具变形对材料流动的影响,反之亦然
工件和刀具任意横截面上的温度、应力、应变、速度分布
模具寿命预测
模具变形及冷却后型材变形的测定
挤压载荷预测
工作带高度优化
纵向焊缝预测(材料流边界)
充料混料长度预测(坯料对坯料混料)
新材料在剖面中所占的百分比相对于从停止标记或滑动位移的距离
精确计算整个坯料的热梯度
材料流域和模具仿真域的网格自动生成和高度自适应网格
用户定义的子程序计算
点的描迹
报告生成
与热锻相比,冷成形技术可以获得精确的高质量形状,从而减少或消除对锻造零件的机械加工需求。这是在金属制品(螺母、螺钉)的轨道成形、冷锻造、冷镦和冷螺纹轧制等工艺中采用冷成形技术的主要原因。
特殊材料用于冷锻造,允许冷变形而不断裂。
为了准确地模拟冷成形,有必要使用在冷锻造温度(一般为20 - 400摄氏度)下测试的材料流变模型。
在冷锻过程中,刀具的弹性变形对锻件的形状有很大的影响,因此考虑到模具的弹性变形是非常重要的。
QForm将工具的弹性变形考虑在内,我们专门开发的模型包括:
耦合机械任务-当工件变形为塑性体(弹塑性)和工具变形为弹塑性
考虑局部热应力的冷却热弹塑性模型
优势
测量锻件尺寸以评价成形质量
锻件缺陷识别
预测变形负荷和验证冷镦机或压力机的能力
模具寿命估算及模具薄弱环节预测
模具磨损预测与优化
特殊的QForm功能,帮助模拟冷成形
利用Cockcroft-Latham断裂准则预测断裂缺陷
耦合机械和热任务,帮助评估模具变形对锻件最终形状的影响
使用预应力模具组件
用LUA编程语言编写的用户子程序的实现
利用可由用户子程序计算的塑性应变场和特殊场来预测锻件质量
在不同的模具表面上使用不同的润滑剂
先进的有限元网格控制能力,在板材-大块金属成形过程模拟中发挥了重要作用
QForm环件轧制是为车轮和环件轧制过程开发的仿真软件。该程序适于使用来自现代轧机算法的数据,显著简化了模拟所需的初始数据的输入。特殊的计算方法可以快速准确地预测矩形或异形截面环的变形。
轧制过程的模拟是困难的,因为变形区是相当小的,并不断移位的工件旋转。不受变形影响的大体积材料必须仍能准确把握形状、温度等领域。传统的仿真技术需要一个非常密集的网格贯穿整个工件体积以达到精度,这将导致非常长的仿真时间。
同时,现代轧制设备的运动学相当复杂,无法用通用模型来描述。这就是为什么QForm使用特殊的方法和计算算法。
该软件与SMS和Siempelkamp碾环机有直接的接口,并具有特殊的算法来模拟这些公司的碾环过程。从其他制造商的机器也可以实现到软件,例如Weingarten碾环机。
在QForm中,环件轧制模拟的全技术链包含了所有可以模拟的步骤。环件轧制可以从二维模拟镦粗开始,再经过锻造、穿孔等工艺操作,最后进行环件轧制模拟。
QForm环轧软件实现了以下特点:
数据准备界面基于SMS Meer、Siempelkamp、Muraro和三菱轧机控制程序;
工具运动图直接取自SMS Meer和Siempelkamp轧辊机;
在QForm环压软件中,可以导入源数据的函数图,简化了用户输入仿真数据的任务,消除了人为误差因素;
在QForm环压软件中实现了开发人员开发的特殊的双网格算法。其中一个网格在接触面积上具有很高的适应性,能够准确地描述相互作用区域,而另一个网格则继承了圆环形状的变化和计算场,具有很高的精度。
模具的网格只有在与工件接触的区域是非常精细的,这些区域相对于对称轴是固定的。这些高度发达的算法在QForm环件轧制允许快速和准确的模拟轧制过程。QForm环轧使用相同的输入参数,用于轧机编程,因此更容易设置模拟。QForm环件轧制程序算法用于在双机架轧机上模拟轧制,但也可以适应于模拟其他类型的过程,如封闭环件轧制。
QForm相变是模拟不同热处理过程的专用模块。
该模块设计用于模拟合金在固态的热处理过程,有或没有多态转变(包括钢,铝,镍和钛合金)。
可以预测热处理后工件的相组成和操作性能(硬度、抗拉强度),以及热处理期间和热处理后的残余应力和应变。
该模块对热处理过程的每个步骤的温度变化的性质或这些步骤的顺序和持续时间没有限制。可以模拟以下过程:固溶热处理、淬火(包括间歇淬火、阶梯淬火、喷枪淬火、等温淬火、过冷淬火、自回火)、回火时效(包括多级工艺)。
QForm热处理可以模拟变形过程中的相变和模具在压力下的冷却,也可以用于加热、变形和进一步热处理等工艺链中的附加操作。
使用常见的相变动力学模型:johnson - mel - avrami - kolmogorov (JMAK), Koistinen-Marburger, Lee-Van Tyne, Leblonde-Devaux,可以模拟任意数量的相(包括次级亚稳相和稳定相)之间的正相变和反相变。
计算了相变时的放热和体积变化。
用户可以指定初始计算数据(相的性质、相变动力学、潜热、相变时的体积变化系数、相的平衡体积分数),并将其保存到QForm的材料数据库中。
通过使用QForm中嵌入的热处理系数计算器,可以根据不同科学著作中发表的经验依赖关系,计算出低碳钢相变动力学的初始数据和用于初步模拟的相性能。
低合金钢和碳素钢热处理模拟的所有必要的初始数据都可以从JMatPro软件中导入。
热处理模块允许用户分析热处理工艺流程优化的可能性,包括:
•优化工件加热方案,减少持续时间、热应力和温度分布不均匀;
•选择最佳的淬火剂,以获得必要的操作性能,以及最小化残余应力和热处理工件翘曲;
•评估使用节约资源的各种工艺过程的可能性(例如,引入自回火淬火而不是单独的淬火和回火操作);
•温度选择
此外,由GMS mbH开发的MatILDa的实现,用于预测20组钢的相变也包括在QForm热处理中。
QForm晶粒尺寸演化是模拟钢、镍基、钛基、铝基等合金热机械加工过程中微观组织演化的专用模块。
主要模拟过程:
•静态再结晶;
•动态再结晶;
•Metadynamic再结晶;
•正常晶粒生长;
•组织粗化。
计算中考虑了温度对模型系数的影响以及循环再结晶的影响。该模块可以通过计算结果的继承,对工艺链中的微观结构演化进行端到端计算,可同时处理二维和三维问题。用johnson - mel - avrami - kolmogorov (JMAK)方程描述了再结晶动力学。
微观结构模拟的处理器和后处理器机制都可以在QForm中获得。
计算结果显示在工件领域。计算的参数如下:动态、静态和偏动态再结晶的体积分数和平均晶粒尺寸、总再结晶体积分数、平均晶粒尺寸、ASTM晶粒数、组织演化类型、保留应变、临界变形、每次再结晶循环前的初始晶粒尺寸、开启循环再结晶计算时完成再结晶次数,以及参考场:变形时间、变形时平均温度和应变速率、停留时间和晶粒长大时间。
该模块允许用户分析和优化热力加工的工艺流程,包括:
•优化变形模式参数,以获得调节的组织和必要的操作性能;
•选择温度、驻留和加热阶段的数量和持续时间,以防止晶粒长大和组织粗化。
QForm还包括GMS mbH开发的MatILDa模块。这个模块可以作为使用Sellars-Roberts模型解决钢和镍合金类似问题的替代方案。
QForm型材挤压模具设计软件(QExDD)是一个自动化的系统,用于3D创建模具,芯棒和其他模具设置挤压铝空心和实心型材。该系统利用特殊的参数化设计工具逐步建立工装集的实体模型。用户通过指定模型的几何形状和基本尺寸来控制设计过程。这种自动化设计过程比传统的模具设计快好几倍。由于日常工作部分是由软件自动化,用户可以集中他的注意力在更重要的任务。QForm挤压模具设计提供最高质量的固体模型,可以用于模拟我们的QForm挤压模拟程序。如果仿真结果显示材料流动存在问题,那么模具设计的任何改变都可以很容易地在模具模型中实现并重新进行仿真。这使得模拟和分析所设计的模组更快,更有效。
QExDD执行以下任务:
快速准确地建立模组参数化模型
在一个专门的工作带校准编辑器
创建最高质量的固体模型,然后可以用于模拟QForm挤出
QExDD是作为一个插件开发到流行的CAD系统ANSYS spaceclaim,其本身是基于一个非常有效和新颖的概念,直接建模。因此,QExDD和QForm挤压系统的联合使用大大提高了模具设计人员的生产率,几乎消除了模具修正的需要。