华铸CAE模拟在铰链梁铸造生产上的应用
赵会琴;陈辉
【摘 要】利用华铸CAE软件模拟铰链梁铸件树脂砂铸造的充型和凝固过程,对铸件充型行为,温度场变化及可能产生的缺陷进行了分析,依据分析结果对工艺进行改进,大大缩短了试制和生产的周期,节省了资金,生产出的铰链梁铸件轮廓完整,没有砂眼、气孔、裂纹、缩松等缺陷.
【期刊名称】《铸造设备与工艺》
【年(卷),期】2016(000)002
【总页数】3页(P9-10,18)
【关键词】铰链梁;消失模铸造;模拟;工艺改进
【作 者】赵会琴;陈辉
【作者单位】中条山机电设备有限公司技术科,山西垣曲 043700;中条山有色金属集团有限公司生产部,山西垣曲 043700
【正文语种】中 文
【中图分类】TG245
在机械行业中，随着近年各个领域的高速发展，金刚石的工业需求也与日俱增。在我国，六面顶压机是生产人造金刚石的主要生产机械设备，这种设备是通过六个相同的铰链梁在六个方位排列组成系统，在高压作用下，使片层状石墨转变为具有六面体结构的金刚石。
铰链梁是制备金刚石用六面顶压机的核心部件，它的质量好坏直接影响到六面顶压机的使用寿命。该铸件单件重量3 t～4 t，材质为ZG34Cr2Ni2Mo，铸件结构如图1所示。铸件不允许有砂眼、气孔、裂纹、缩松等缺陷，耳部及底部不允许补焊，铸件清理退火后底部和耳部超声波探伤达到Ⅰ级精度要求，其他部位Ⅱ级，粗加工正火后，调质处理硬度达到240 HB～280 HB.
为了获得质量优质的铸件，必须保证科学的工艺设计及合理的温度场建立。本研究对铰链梁的充型过程及凝固过程、可能产生缺陷的位置进行了计算机辅助模拟（CAE），为铰链梁的前期工艺设计，后期的工艺改进提供理论依据。
该铰链梁铸件外形尺寸φ1 640 mm×835 mm，铸件毛重约4 t.为达到铸件对耳部和底部的Ⅰ级探伤要求，采用耳部朝下，底部朝上的造型工艺，其浇注系统采用分型面进入的方式，用直径为90 mm的直浇道瓷管通到耳部最下端，底部放两个高400 mm的普通腰形冒口补缩。
计算机应用ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
计算机凝固模拟技术在铸造工艺优化中的应用 高冠会１，２，臧加伦 （１．山东大学材料科学与工程学院，济南市２５０１Ｏ０； ２．潍柴动力股份有限公司，山东潍坊市２６１００１） 摘要：利用计算机模拟技术对球墨铸铁轴承盖原铸造工艺进行优化，根据模拟结果指导生产，一次性彻底 解决了铸造过程中产生的缩松缺陷，明显缩短了验证周期，降低了铸造成本。 关键词：轴承盖；计算机模拟；工艺优化；缩松 中图分类号：ＴＧ２４４：文献标识码：Ａ；文章编号：１ ００６—９６ ５８（２０１ ０）０４—３ 传统铸件的生产是根据经验确定铸造工艺，先 试浇，检验样件是否存在浇注缺陷，如有则修改工艺 方案，然后重复上述过程，直至获得合格铸件 。由 于这种方法必须在浇注后才能对铸造工艺是否合理 进行评价，因而存在设计周期长、生产成本高、效率 低等缺点。为改变这种“合箱定论”的铸造生产现状， 计算机模拟仿真技术逐渐受到国内外铸造厂家的重 视。铸造模拟在我厂的实际生产中也起到了一定的 作用。本文将介绍铸造凝固模拟在解决球铁小件缩 松中的应用。 １轴承盖原铸造工艺分析 Ｉ．Ｉ原铸造工艺 Ｔ项目发动机用轴承盖毛坯材质ＱＴ５００—７，采 用静压造型线生产，每箱８件，毛坯重量２．８ｋｇ，浇注 温度控制在１３６０～１３７０ 。试生产后对样品解剖，在 螺栓孔附近发现有缩松缺陷形成（图１所示）。 ，
网１铸件螺栓孔处缩松 １．２对原铸造工艺的计算机凝固模拟 根据原工艺的Ｐｒｏ／Ｅ三维造型，如图２所示。对 收稿１３期：２０１０—０４—１３ 文章编号：２０１０—０５７ 作者简介：高冠会（１９８１一）女，工程师，从事铸造工艺设计与管理 ５２ 图２原铸造工艺Ｐｒｏ／Ｅ三维造型 此工艺进行计算机凝固模拟，铸件凝固时间分布如 图３所示，发现在螺栓孔处，存在滞后凝固的小块液 相孤岛ｌ５＿。由图４概率缺陷参数剖视图可以看到在相 应区域可能会形成缺陷，该位置与实际铸件形成缩 松缺陷的位置基本吻合。从图５局部凝固时间看到， 铸件在凝固过程中，补缩通道被切断，失去了冒口对 铸件最后凝固部位的补缩作用。
材料加工数值模拟
论文
专业：材料加工
姓名：闫禹伯
学号：2013432109
目录
第一章．铸造过程的数值模拟分析
传统铸件的生产是根据经验确定铸造工艺，先试浇铸，检验试样是否存在浇铸缺陷，如有则修改工艺方案，然后重复上述过程，直至获得合格铸件。由于这种方法必须在浇铸后才能对铸件工艺是否合理进行评价，因而该方法存在设计周期长、生产成本高、效率低等缺点；而且得到的往往不是最终铸造工艺，对于大型或复杂形状铸件该缺点显得更加突出。铸造CAE模拟技术是利用计算机技术来改造和提升传统铸造术，对降低产品的成本、提高铸造企业的竞争力有着不可替代的作用。
一． 铸造过程数值模拟的发展现状
计算机技术的飞速发展，已使其自电力发明以来最具生产潜力的工具之一，数字化时代正一步步向我们走来。计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程分析（CAM）和计算机辅助制造（CAE）等技术在材料科学领域的应用正在不断扩大和深入，已经成为材料科学领域的技术前沿和十分活跃的研究领域。就铸造领域而言，铸造过程数值模拟已经成为计算机在铸造研究和生产应用中最为核心的内容之一，涉及铸造理论、凝固理论、传热学、工程力学、数值分析、计算机图形学等多个学科[1-5]，是公认的材料科学的前沿领域。
铸造过程数值模拟技术经过了四十年的发展历程，其间，从简单到复杂、从温度场发展到流动场、应力场，从宏观模拟深入到微观领域，从普通的重力铸造拓展到低压、压铸等特种铸造，从实验室研究进入到工业化实际应用。特别是近些年来，在包括计算机硬件、软件、信息处理技术以及相关学科的强有力的支持下，数值模拟技术在人类社会的各个领域得到了广泛的应用，取得了长足的进步。如果说10年前，大多数铸造技术人员对模拟仿真技术还抱有观望、怀疑的态度的话，那么10年后的今天，已有众多的企业纷纷采用数值模拟技术，应用于实际生产。目前欧美日等西方发达国家的铸造企业普遍应用了模拟技术，特别是汽车铸件生产商几乎全部装备了仿真系统，成为确定工艺的固定环节和必备工具。上世纪90年代中后期以来，国内铸造厂家逐渐认识到其重要性，纷纷引入该技术，目前已有超过200家铸造企业拥有模拟仿真手段，在实际生产中起到了较为重要的作用。作为铸造领域的高新技术，模拟仿真领域的理论研究和应用开发非常活跃，其内涵和外延不断得到丰富与拓展。
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基于ProCAST的铝合金件铸造工艺仿真优化研究
作者：蔡承宇
来源：《科技视界》2017年第04期
【摘 要】利用ProCAST软件对铝合金件的铸造工艺进行了仿真研究，并且在此基础上对其工艺进行了优化，利用添加冷铁的方法，有效解决了浇不足的问题，研究说明ProCAST软件在铝合金铸造工艺中有一定的实用价值。
【关键词】铝合金；铸造；仿真
随着计算机技术的迅猛发展，铸造工艺优化方面的数值模拟软件愈发成熟，相对传统的以工程师经验为指导的铸造工艺，利用ProCAST等铸造仿真软件对铝合金铸件的铸造过程进行仿真，可以有效提高铸件的生产效率，通过仿真模拟可以对形状复杂且质量要求较高的零件进行铸造生产前的工艺优化，筛选出最优工艺方案，大大缩短了铸造工艺的研发周期，节约了优化工艺的前期成本，并提高了铸件的质量。
本文用美国 UES公司的铸造模拟软件ProCAST对常用于汽车零部件制造的A356铝合金铸造过程进行了仿真研究，通过对铸件充型过程以及凝固过程的模拟，为铸件的设计改进提供了依据。
1 铸造缺陷类型分析
在铝合金的铸造过程中，常见的铸造缺陷与问题有五种，分为缩孔、裹气、裂纹、冲砂、冷隔及浇不足，具体特征及解决方法如下。
1.1 缩孔
缩孔是铸造过程中较为常见的缺陷，往往是由于铸件在浇注过程中无法及时得到补缩而形成的，利用ProCAST可以通过模拟封闭的金属液空穴而精确的预测缩孔的位置，并可以通过调整浇注系统和冒口的位置及尺寸，有效避免或减少缩孔现象的发生。
1.2 裹气
裹气是由于在填充过程中，金属液体受阻而产生气泡，利用ProCAST软件可以对这些气泡位置进行追踪，确定气泡最终的位置，并可预测缺陷的形状，通过安排合理的排气孔等手段，可有效解决裹气问题。
