MAGMA软件使用方法详解

时间：2026-01-23 理论教育晴浪版权反馈

【摘要】：MAGMA软件与绝大多数CAD软件之间都具有快速、方便的几何数据转换接口。MAGMA软件针对不同的铸造工艺设计专用的模块。项目管理模块MAGMA软件是一个模块化的软件。

1.MAGMA软件概述

MAGMA软件适合于所有铸造工艺及合金，如砂模铸造、金属模铸造、重力铸造、高压铸造等。MAGMA软件与绝大多数CAD软件之间都具有快速、方便的几何数据转换接口。例如IGES、STL、DXF等不同文件格式，Pro/E、UG均可直接读取。MAGMA软件针对不同的铸造工艺设计专用的模块。它运用传热及流体的物理行为，加上凝固过程中的应力及应变，微观组织的形成，可以准确地预测铸件缺陷，改善现有工艺的效率，提高铸件质量。铸型的填充、凝固、力学性能、残余应力及扭曲变形等的模拟为全面最佳化铸造工程提供了最可靠的保证。

MAGMA软件可以直接协助工程师解决铸造工艺及铸造材料的最佳化选择、生产工艺的设计、多种工艺类型的建立、浇注系统的开发、浇口尺寸及位置的最佳化，为完善铸造过程提供最佳成型方案、预测质量、预测力学性能、减小残余应力及扭曲变形、模具的热平衡、完善铸造工程档案。

2.MAGMA软件的模块简介

MAGMA软件中的标准模块（MAGMA standard）包括：项目管理模块（Project manage⁃ment module）、分析前处理模块（Pre⁃processor）、流体流动分析模块（MAGMA fill）、热传及凝固分析模块（MAGMA solid）、制程仿真分析模块（MAGMA batch）、后处理显示模块（Post⁃processer）、热物理材料数据库（Thermophysical Database）。MAGMA软件中的专用模块包括低压铸造专业模块（MAGMA lpdc）、高压铸造专业模块（MAGMA hpdc）、铸铁铸造专业模块（MAGMA iron）、倾转浇注铸造专业模块（MAGMA tilt）、浇注翻转铸造专业模块（MAGMA roll⁃over）、半凝固注射专业模块（MAGMA thixo）、应力应变分析模块（MAGMA stress）、铸造生产线模块（MAGMA disa）。

（1）项目管理模块MAGMA软件是一个模块化的软件。项目管理模块是随装随用的程序，该模块包含计划管理模块，所有模块有一共享接口。铸件几何形状、材料和铸造条件会存放在一个数据库里。计划管理模块掌控同一计划下的不同方案版本，以力求最佳的方案及模具设计。结果若不满意可删除，数据可在不同版本间互传。

（2）分析前处理模块该模块能快速简易地建构出复杂形状的铸件和模具。任何部分都可单独做处理，能够很容易地根据前一次模拟结果做调整、改变。该模块可做模具的冷却水道、铸造的流道和激冷块的设计，也可以进行一模多腔的构建，标准件可以从数据库中加载。MAG⁃MAmesh模块将整个几何形状自动划分成合适的网格，网格的粗细大小可用设定整体参数（Glob⁃al Parameters）来调整。所有CAD接口MAGMAstl、MAGMAiges、MAGAMcadds、MAGMApro/e、MAGMAeuclid、MAGMAdxf和MAGMA SOFT软件能够直接读取其他CAD系统所建构的实体模型。

（3）流体流动分析模块　该模块模拟模具充型过程中熔融金属液流动与相关冷却条件的关系。MAGMAfill可以提供的主要功能有充型过程（Filling Sequense）、在模型中流动方向与速度、熔融金属液温度分布、熔融金属液压力场分布、冷裂纹可能发生的位置等。MAGMAfill可以帮助解决的主要问题有砂型或金属模（Permanent Mould）铸造浇注系统的最佳化、预测因高速金属液冲刷而造成模具冲蚀的位置、由浇注速率或浇铸高度决定充型时间、调整充型过程以达到充型及凝固顺序最佳化、确定压铸模是否能够顺利排气、观察有无因湍流造成包渣或包气及滤材对湍流的改善效果等。

（4）热传及凝固分析模块该模块特别适用于任何铸造有关的热传问题。比如熔融金属液因温度梯度所造成的收缩和其相关的补缩、缩孔问题等。该模块可以提供的主要功能有：凝固行为（Solidification Path）和填充区域、铸件的凝固时间、温度梯度和冷却速率、计算机显示量化信息、显示模具和型芯所受的热负荷、模具或铸件的任何部位的冷却时间曲线等。该模块可帮助解决的主要问题有：铸件及模具布局方案设计、缩减冒口及辅助流道的尺寸及选定其最佳位置、减少和有效地使用激冷块、提供取出铸件时间、模具是否需进一步冷却、局部冷却效果、型芯所受热冲击等信息、铸件各部位所需冒口大小和冒口的效果等。

（5）制程仿真分析模块该模块仿真重力铸造和压铸的周期循环（Multi⁃cycle）生产情况，在此模块下可定义制程设定条件，以便真实仿真周期循环情况。

该模块可以提供的主要功能有：铸件和模具在任意循环周期下的热传、流动、应力和应变等信息，铸件和模具在任何部位的温度，任意循环周期所需时间及其铸件质量，铸件取出时和下一周期开始时的铸件及模具温度，取出铸件的最佳时机，循环周期下热电偶所测量到的温度数据，型芯和模具所受的热负荷等。该模块可帮助解决的主要问题有模具布置及冷却水道安排、制程条件和冷却水道或加热通路布局的最佳化、最佳取出铸件时间、铸件产生缺陷的部位等。

（6）后处理显示模块该模块可以直接显示铸件的关键（容易发生缺陷）部位，显示铸件和模具任意时间的温度变化，显示铸件的填充、凝固、冷却过程及缩孔的形成过程；还可以显示任何一点的冷却或应力对应的时间曲线图；同时显示填充过程与金属液热量损失的关系，对比显示铸件或模具的受应力程度与铸件变形量的关系，显示停机（interruptions）对模具温度所造成的影响等。

（7）热物理材料数据库该数据库提供仿真所需的材料物理性数据。用户可以在数据库中添加新的合金材料及其冶金性质等数据。

（8）低压铸造专业模块该模块可以模拟低压铸造及其相关制程，并可以设定低压铸造的热传、流动、边界条件及制程。该模块可以提供的主要功能有：计算循环周期次数，以时间或热电偶温度分别控制各冷却通路（Cooling chanel），对上模、下模和侧模及其条件设定，给出开模及闭模时间，填充过程时炉内压力计算，填充过程时考虑压力对凝固产生的影响，填充过程时考虑重力、加压及静压力所产生的影响等。该模块可以帮助解决的主要问题有：在某一工作压力下达到的最佳填充过程，获得最佳压力时间，获得最佳铸件取出时间，减少型芯的热负荷等。

（9）高压铸造专业模块该模块可以模拟压铸过程3D热传及流动过程，并可以设定高压铸造的边界条件及制程。该模块可以提供的主要功能有：详实描述所有会影响热流及模具热平衡的因素；详实定义整个压铸过程，包括顶出时间（以时间、铸件或料饼温度来控制）、模具开启顺序（以时间来控制）、延迟时间、闭模顺序（时间和温度的函数）、到下一循环周期的前置时间；详实定义模具冷却和加热时间；计算压射条件，依照实际压铸机设定铸件所需的最佳低速、高速压射值，并以此值进行模拟分析。另附有等加速（Parashot）选项。填充过程模拟可以涉及压室部分，可以评估气孔产生的区域，对排气系统提供设计建议。凝固过程模拟考虑可能会产生气孔的区域等。

（10）铸铁铸造专业模块该模块用微观动力学模型来预测铸铁的凝固过程、晶体结构及性质。该模块考虑了合金组成、主要合金元素对凝固行为的影响、硅含量对偏析的影响、固态转变情况等。该模块可以提供的主要功能有：球墨数（Nodule Count）、计算硬度及力学性能、铸铁冷却曲线显示过冷（Undercooling）、相变（Recalescence）温度、晶粒长大温度与冷却速率和时间的关系、凝固时的液态比例、给出铸件热节处及最后凝固区、预测组织疏松等。该模块可帮助解决的主要问题有：去除或调整白口铸铁的形成，预测铸件力学性能，提供组织分布图和措施等。

（11）倾转浇注铸造专业模块该模块可以模拟一边填充一边旋转模具的过程。

（12）浇注翻转铸造专业模块该模块可以模拟从在某一位置填充、凝固到某一程度后翻转到另一位置。

（13）半凝固射出专业模块该模块专门研究半凝固过程。此模块包含半凝固过程中金属的粘度随温度及外加切应力的变化中，半凝固过程特性和动能转换热能的半凝固特性等。

（14）应力应变分析模块该模块可计算3D实体铸件的热弹性/热塑性应力及应变。此模块模拟凝固过程中的应力分布和应变情况，也可以模拟加热、淬火过程，模拟金属模在整个铸造过程中的应力、应变情况。该模块提供的主要功能有整个凝固过程中铸件或模具各轴向的应力分布、整个凝固过程中的等效应力分布、显示因应力或温度分布不均而造成的铸件或模具变形、任何一点的应力情况等。该模块可以提供帮助解决的主要问题有在室温下铸件获得最小残留应力和最佳应力分布；预测铸件的变形、扭曲、最小收缩量；显示应力与冷却条件的关系；预测淬火后的应力及变形；避免热裂等。

（15）铸造生产线模块该模块描述了仿真DISAMATIC造型过程，设定达到最佳生产过程的条件，支持浇注线及模型布局。此模块是与Geog Fischer-Disa、Mercedes-Beuz公司共同合作发展的。MAGMAdisa可以提供由DISAMATIC建议的标准浇注及浇注系统、考虑到了模具型腔内气体背压影响、描述DISAMATIC造型过程，包括模具内外及模具与输送带间的热传效应、生产效率与生产条件的关系等。

3.MAGMA软件的基本流程

应用MAGMA软件，一方面根据SOLA-VOF技术，求解Navier-Stoket方程，可计算一般模具的填充及流体流动过程，对过热熔融金属的填充过程进行模拟；另一方面根据与温度有关的金属流动特性及凝固收缩特性，确定铸件的传导和补缩过程，显示铸件未填充及缩松部位。MAGMA软件的基本流程如图4-130所示。