凝固模拟技术在轴承座铸造中的应用
利用凝固模拟技术优化铸造工艺实例
２０ ０ ３ ０ ９）
摘要： 采用有限元模拟仿真软件对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟 ， 研究了低压铸造加压工 艺中的充型压力、 充型加压速率及增压压力对铸件缩松缩孔的影响。模拟结果表 明： 充型压力和充型加压速率的
提高， 有助于提高薄壁件的充型能力 ； 对于特定的薄壁件， 存在一个临界增压速率， 使得缩松缩孔率最小。 另外， 随 着增压压力的提高 ， 缩松缩孔率减小。 关键词： 铝合金 ； 低压铸造 ； 大型薄壁件； 数值模拟； 缩松缩孔 中图 类号： ９ ． ９ 文献标识码： ； 分 Ｔ ３ １９ ； Ｐ Ａ 文章编号： ０ ６ ９ ５ （ Ｏ ） ６ ３ ｌ ０ — ６ ８２ 儿 ０ — 低压铸造具有经济性好 ，充型能力强 ，平稳可控
图 １ 下 圆梁 原 工 艺
图 ２ 下 圆梁第二次改进方案
收稿 日期 ：０ １ ０ — ２ ２１－７２ 文章编号 ：０ １ １２ ２ １ － １
把改进方案二确定为最终工艺方案 ，经生产实践
证 明 ， Ｉ下 没有 出现缩 孔及 缩松 缺陷 。 冒＝ Ｉ 用凝 固模 拟技
作者简介 ： 翁玉珍（ ９ ６ ）女 ， １ ６ 一 ， 工程师 ， 从事铸造技术工作
３０ｍ ， ５ ｃ 因此还 需进 一步 改进 工艺 。
个实例 ， 明其实际应用效果 。 说
１ Ｙ ４０ Ｐ ０ ０下 圆梁
Ｙ ４０ Ｐ ００下 圆梁 ， 铸件重 ２ｔ尺寸 ：５０ ｍ １８ ９， ２ ０ｍ ｘ ２０ ｍ ｘ ９ ０ ｍ。 ｍ １０ ｍ 该件的特点就是厚大。 原工艺 ： 保温冒口 ９ ０ ｍｘ６ ０ ｍｘ５ ０ ｍ一个 ；内冷铁用 ｏ ２ ｍ 圆 ８ｍ １０ ｍ １６ ｍ ｌｍ 钢 ， 圆钢之 间的距离为 ｌＯ ｍ， 两 Ｏ ｍ 圆钢上 、 下层交错均 匀分布 ， 冷铁 （ 圆钢 ） 距离铸件周边 １０ ｍ； ０ｍ 工艺 出品 率 ６． 采用该工艺生产时 ， ２ ％。 ６ 铸件 冒口下部常出现缩 孑、 Ｌ缩松和裂纹问题 。采用 Ｃ Ｅ模拟软件对该工艺进 Ａ
数值模拟在铸造充型及凝固过程的应用进展
数值模拟在铸造充型及凝固过程的应用进展摘要：综述了铸造过程中数值计算的基本理论，简要介绍了铸造充型及凝固当前国内外发展状况以及所存在的问题，并对铸造过程数值模拟的相关软件进行评述。
最后指出合理地利用铸造模拟软件，能够优化铸件的微观组织，提高产品质量，降低产品成本，缩短产品设计和试制周期。
关键词：铸造；充型过程；数值模拟；模拟软件The Application of Numerical Simulation in Mold Fillingand Solidification ProcessAbstract：The basic theory of numerical calculations is summarized, and a brief introduction of the developing situation and existing problems of the casting mold filling and solidification process at home and abroad，reviewed the numerical simulation software of casting process. In the end, it also clearly shows that it can optimize the casting microstructure, improve the quality, decrease the cost and reduce the design and trial cycle for the products by using the numerical simulation software properly.Key words: Casting; Filling and Solidification process; Numerical Simulation; Simulation Software1 前言铸造过程就是将高温的液态金属浇注到封闭的型腔中，通过充型和凝固过程最终获得所需形状铸件的热成形过程。
利用华铸CAE铸件凝固模拟系统进行活塞座工艺优化
利用华铸CAE铸件凝固模拟系统进行活塞座工艺优化近年来，随着汽车工业的快速发展，活塞座作为汽车发动机中的重要部件，对于发动机的性能和可靠性有着至关重要的影响。
因此，对活塞座的工艺优化显得尤为重要。
活塞座的工艺优化涉及到铸件的凝固过程，凝固过程中的温度和凝固速度等因素对于铸件的质量有着决定性的影响。
为了更好地了解活塞座的凝固过程，华铸CAE铸件凝固模拟系统是一个非常有用的工具。
该系统通过模拟活塞座在凝固过程中的温度和流动情况，可以准确预测铸件的质量和缺陷情况，从而为工艺优化提供重要依据。
在进行活塞座工艺优化时，可以利用华铸CAE铸件凝固模拟系统进行如下步骤：首先，建立准确的活塞座的三维几何模型，并确定材料的物理性质和热力学参数。
然后，通过华铸CAE铸件凝固模拟系统导入模型，并设置实际生产中的工艺参数，如浇注温度、浇注速度等。
接下来，进行凝固模拟。
通过模拟活塞座在凝固过程中的温度和凝固速度等参数变化情况，可以得到活塞座的凝固曲线和凝固时间。
同时，该系统还可以模拟流动情况，如金属液的填充过程和凝固过程中的气孔形成等，从而帮助了解活塞座在凝固过程中的缺陷情况。
根据凝固模拟结果，分析活塞座在凝固过程中的温度和流动情况，并与实际生产情况进行对比。
通过比较分析，可以找出凝固过程中存在的问题和潜在的缺陷，并提出相应的工艺优化措施。
例如，可以调整浇注温度和浇注速度，控制活塞座的温度分布和凝固速度，从而提高铸件的凝固质量和减少缺陷的发生。
最后，根据工艺优化的结果，重新进行凝固模拟，验证优化方案的有效性。
通过不断的优化和模拟，可以逐步改进活塞座的工艺，提高铸件的凝固质量和性能。
综上所述，利用华铸CAE铸件凝固模拟系统进行活塞座工艺优化是一种有效的方法。
通过凝固模拟，可以深入了解活塞座在凝固过程中的温度和流动情况，分析并优化工艺参数，从而提高铸件的凝固质量和可靠性。
同时，该系统还可以帮助减少生产成本和缩短生产周期，提高生产效率和经济效益。
凝固模拟技术在铸钢件上的应用研究
凝固模拟技术在铸钢件上的应用研究发布时间：2022-09-27T08:20:12.989Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷第5月第10期作者：仲涛陈军利[导读] 将现成的软件FT-STAR应用于某电机厂仲涛陈军利中车大连机车车辆有限公司铸锻分公司摘要：将现成的软件FT-STAR应用于某电机厂，对铸钢件的凝固过程和铸模填充的数值模拟，有助于工厂预测大型铸钢件的气孔缺陷和缩松，为工厂优化铸钢提供技术支持，但在应用中发现一些软件缺陷，为促进铸件充型凝固技术的持续发展，本文分析了凝固模拟技术在铸钢件上的应用分析。
关键词：凝固模拟技术；铸钢件；应用研究迄今为止，新铸件的质量已通过试铸得到充分验证，大型铸钢多为小批量生产，与普通铸钢一样反复调整工艺，浪费非常严重。
利用凝固数值模拟技术，找出缺陷形成的区域，对大型铸钢件的铸造过程进行分析，，缩短产品的试制周期，优化工艺设计，降低制造成本。
某铸造分公司产品多为汽轮机、水轮机、发电机等电力设备的铸件，一般为大型铸钢件，产量小。
以前，流程设计主要是经验性的，如果设计不合理，就会产生浪费，或者全部报废或耗费大量人力物力修复，造成严重浪费。
在实际生产中伴随铸件分析软件的发展，及其逐步应用，科学技术为古老的铸造业带来了生机。
本文根据工厂实际情况，使用模拟分析软件FT-STAR对典型铸件的原有工艺进行优化，制定新产品的最优工艺方案，为工厂带来经济效益的开展。
一、凝固模拟的意义决定产品质量的主要环节是金属凝固和铸造过程，一直受到工程技术师的深入研究和密切关注，以及材料工程领域和金属材料的科学发展。
但由于影响因素多，过程复杂，迄今为止对其客观规律尚未达成广泛统一的认识，对许多现象和机制存在不同的看法。
近年来，计算机数值模拟技术迅速发展并得到广泛应用，在许多工程领域取得了经济效果和显着的技术。
在铸造领域和金属的凝固也越来越显示出巨大的优势，其他研究和测试方法预测和预防各种缺陷，揭示凝固过程的规律，提高产品质量和节省资金，优化铸造工艺、生产成本。
ProCAST软件在铸造凝固模拟中的应用
图 5 初始模型的宏观孔隙预测
图 6 修改后的 3D 模型
4 结 论
用有限元软件 ProCAST预测铸件中存在的 宏观缩孔 ,直观地显示出充型凝固的温度场分布 、 温度梯度 、金属液流动行为 、热节部位 、缩松缩孔 等. 针对模拟的结果 ,修改铸件工艺设计的 3D 模 型 ,修改了原始的浇冒口设计. 实验表明应用修改 后的铸造工艺进行铸造 ,提高了铸件的质量 ,提高 了工艺出品率 ,降低了成本.
在砂铸中 ,有时冲砂是不可避免的. 如果冲砂 发生在铸件的关键部位 ,将影响铸件的质量. Pro2 CA ST可以通过对速度场和压力场的分析确认冲 砂的产生. 通过虚拟粒子跟踪则能很容易确认最 终夹砂的区域. 215 冷隔及浇不足
在浇注成型过程中 ,一些不当的工艺参数如型 腔过冷 、浇速过慢 、金属液温度过低等会导致一些缺 陷的产生. 通过传热和流动的耦合计算 ,设计者可以 准确计算充型过程中的液体温度下降. 在充型过程 中凝固了的金属将会改变充型的流动形式. ProCAST 可预测这些铸造充型过程中发生的现象 ,并可以随 后快速地检验相应的改进设计方案. 216 压铸模寿命
摘 要 : 为研究铸造工艺对铸件质量的影响 ,利用计算机进行了铸件的凝固模拟. 介绍了有限元软件 Pro2 CAST的组成模块 、功能以及应用 ,在应用实例中利用 ProCAST软件模拟预测了铸件砂铸工艺中产生的宏观 缩孔缺陷. 研究表明 :铸件中存在模拟预测的宏观缩孔缺陷 ;对浇注系统和冒口设置参数进行了优化 ,优化后 的工艺提高了铸件产量 ,降低了成本 ;模拟结果表明 ,铸造模拟软件 ProCAST能够准确地预测铸件在充型凝 固过程中可能产生的缺陷. 关键词 : FEM 模拟 ; ProCAST软件 ;凝固模拟 ;浇注系统 中图分类号 : TP311113 文献标识码 : A 文章编号 : 1005 - 0299 (2006) 03 - 0293 - 03
计算机凝固模拟技术在铸造工艺优化中的应用
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。
网 １ 铸 件 螺 栓 孔处 缩 松
１ 对 原铸造 工艺 的计算 机凝 固模 拟 ． ２
根据原 工艺 的 ＰｏＥ三维造 型 ， 图 ２所 示 。对 ｒ／ 如
收稿 １期 ：０ ０ ０ — ３ ３ ２ １— ４ １
２２１ 方案 一 ． ．
大后 ， 大 了滞 后 凝 固的液 相孤 岛体 积 ， 增 但是 两 螺 栓 孔处 的液相 孤 岛 并没 有 连接 在 一起 。从 局 部凝 固时
间 图 ９中看 到 ，补缩 通 道保 持 畅通 的时 间虽 然 有 所
加长 ， 但是从概率缺陷参数剖视 图 ８ 中看到 ， 在螺栓 孑 附 件还 是会 有 现 缺 陷 的 可能 。 Ｌ ｝ ｛
ＪＩ醵¨ 酗ｔ ０ 。 ｎ ０ ７ ｜ ｅ ｔｐＩ ｔ Ｅ ｅ 圳
１０ 口ｊ 帅 Ｉ
０￣ ｏ ｏ ０ ｏｏ
０
麓■ｌ 一 ■■
０ 口 ” 口 ｑ Ｏ Ｏ ０ ０ Ｏ ｍ ０ ０
脚 一
ｉ ， ：
， ，
，
麓■一 ㈣ ■■
： ， Ｅ ４ ； ｅ
根据原铸造工艺模拟的结果 ，我们确定螺栓孔
位置 形 成缩 松 缺 陷 的原 因为 现有 工 艺设 计 不 能 一直
届 ｔ鼬
吐
幕。 舞 一
保持 补缩 通 道 的畅 通 ， 栓孔 处 存在 液 相 孤 岛 ， 螺 在凝 固后 期 产生 的石 墨 化膨 胀 小 于凝 固收缩 ，致 使在 螺 栓孔 附 近 的最后 凝 固处 得 不 到补 缩 ，从 而形 成缩 松
计算机应用 Ｃ Ｍ Ｕ Ｅ ＰＬ Ａ ＩＮ Ｏ Ｐ ＴＲＡ ＰＩ Ｔ Ｃ Ｏ
轴承座铸造工艺方案研究及模拟
关键词 ： 轴承座 ； 铸造 ； 数值模拟
中 图 分 类 号 ：Ｇ ４ ０ ４ Ｔ ２ ，２２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
Ｒｅ ｅ ｒｈ ａ ｄ Ｓ ｍｕ ａｉｎ ｏ ｓｉ ｇ Ｐ ｏ ｅ ｓｆｒＢｅ ｒｎ ｏ ｋ ｓ ａｃ ｎ ｉ ｌｔｏ ｎ Ｃａ ｔｎ ｒ ｃ ｓ ０ ａ ｉｇ Ｃｈ ｃ
一
个半 径 的长 度 。即 总 长 度 为 １５ ．Ｄ。其 高 度 日
＝
２ ＭＡＧＭＡ 模 拟分 析
（． ０９ Ｄ ０ ７～ ． ）
ＭＡ ＭＡ是 一套 基 于有 限差 分原 理 编 制 的用 Ｇ
同 时 ， 了保 证 冒 口对铸 件有 良好 的补 缩 能 为
力 ， 冒 口周 围撞 一层保 温 材料 ， 冒 口上表 面要 在 在 覆盖 发热 剂 和保 温剂 。
轴承座 是 机 械制 造 中 的典 型 部件 ， 公 司铸 我 造 分 厂生产 该类 铸 件 已有 数 十 年 历史 ， 年 轴 承 近 座 订货 量 仍 维 持 较 大 。为 了更 好 的 生 产 该 类 铸 件， 提高 效 率 ， 低成 本 ， 现 有 工艺 以及 预 改进 降 对 工 艺进 行模 拟 比较 ， 使其 方案 达 到最佳 ， 以便进 行 最 有效 率 的生 产 。
下：
从 图 ３中可 以看 出 ， ３ ｃ 所 示 为 去 除 冒 口 图 （） 后从 浇 注方 向俯 视 图 ， 口下 以及 轴 承座 孔 中心 冒
部位铸件表面质量均较好 ， 基本不会产生缺陷。
方案 二 ： ＩＡ ＮＹ ＭＡ 判 据 ， 示 结 果 如 图 ４所 显
示。
从 图 ４中可 以看 出 ， 轴 承 座 孔 中心 底 部 产 在
铸造过程模拟技术
铸造过程模拟技术1. 导言铸造是一项重要的生产工艺，用于制造各种金属制品。
然而，传统的铸造过程耗时、成本高且存在质量控制难题。
为了解决这些问题，研究人员开发了铸造过程模拟技术，它利用计算机模拟和仿真来预测铸造过程中的温度变化、凝固行为和内部缺陷等问题。
本文将深入探讨铸造过程模拟技术以及其在现代制造业中的应用。
2. 铸造过程模拟技术的原理2.1 铸造过程模拟软件铸造过程模拟软件是铸造过程模拟技术的核心工具。
它基于数学模型和物理规律，通过对铸造过程的各个环节进行建模和仿真，预测铸件在凝固、收缩和残余应力等方面的行为。
常用的铸造过程模拟软件有ProCAST、SIMULIA等。
2.2 数值方法数值方法是铸造过程模拟技术的基础。
它将铸造过程划分为一系列离散的时间和空间步骤，并使用数值算法求解模型方程。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和体积法等。
3. 铸造过程模拟技术的应用铸造过程模拟技术在现代制造业中有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域。
3.1 设计优化通过铸造过程模拟技术，可以在设计阶段预测铸件的凝固行为和缺陷形成情况，从而指导设计优化。
例如，可以根据模拟结果调整铸件的结构和形状，以提高凝固过程中的热流平衡和凝固收缩的均匀性。
3.2 工艺制定铸造过程模拟技术可以帮助制定合理的工艺参数。
通过模拟铸造过程中的温度和凝固行为，可以确定最佳的浇铸温度、浇注速度和冷却方式等工艺参数，以确保铸件质量和生产效率。
3.3 缺陷预测铸造过程模拟技术可以预测铸件中的缺陷形成情况，如气孔、疏松和应力集中等。
这可以帮助制造商及时调整工艺参数，避免缺陷的产生，提高产品质量。
3.4 资源节约铸造过程模拟技术可以降低铸造实验的成本和时间开销。
通过模拟铸造过程，可以预测铸件的性能和质量，减少试验阶段的尝试次数，提高资源利用效率。
4. 铸造过程模拟技术的挑战与展望铸造过程模拟技术虽然取得了不少进展，但仍面临一些挑战。
以下是几个主要的挑战。
轴承衬套离心铸造凝固过程的数值模拟_张博
２ 凝固过程的数值模拟
以某型号油膜轴 承 衬 套 为 研 究 对 象 ， 利 用 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ 软件对其离心铸造凝 固 过 程 的 温 度 场 和 应 力 场 进 行 了 简化后的几何模型见图 １。 由 于 该 模 型 及 边 数值模拟 ， ／ 界条件具有 周 期 对 称 性 ， 因而只对模型的１ ４进行分 析 。 分析中采用物理环境方法 ， 将热分析得到的温度场 作为应力 场 分 析 的 温 度 载 荷 间 接 实 现 热 －应 力 的 耦 合 分析 。
Ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｆ ｕ ａ ｌ Ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ Ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ Ｂ ｕ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｇ ｇ ｇ
１， ２］ 。 得到广泛应用 ［
铸造凝固过程的温度场和应力场进行了数值模拟分析 ， 研究了不同的浇注温 度 和 铸 型 预 热 温 度 对 温 度 场 及 应 力场的影响 ， 旨在为实际生产中控制和优化离心铸造工 艺提供参考 。
１ 凝固过程的理论基础
１． １ 凝固过程温度场的数学模型 假设在离心铸造过 程 中 金 属 液 瞬 时 充 满 铸 型 且 在 充型过程中无热交换作用 ， 在凝固过程中金属液中无能
１ １ ２ １ ，Ｗ ， Ｚ ｈ ａ ｎ Ｂ ｏ ａ ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ ｍ ｅ ｉ ｕ ａ ｎ Ｙ ｕ ｉ ｎ Ｃ ａ ｉ Ｍ ｉ ｎ ，Ｈ ｇ ｇ ｇ ｑ （ ， ； １． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｔ ａ ｉ ｕ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｇ ｙ ｙ ｇ ｙ ，Ｈ ） ２． Ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ Ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｓ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｐ ｇ ｇ ｙ
铸造行业的凝固过程数值模拟技术
铸造行业的凝固过程数值模拟技术
上一章山东伊莱特重工详细描述过铸造行业发展计算机的应用技术，今天，作为环形锻件行业的领军企业，伊莱特继续详细讲述铸造行业的凝固过程数值模拟技术。
即用数值计算方法求解凝固成形的物理过程所对应的数学离散方程，并由计算机显示其计算的结果。
这项技术诞生多年来，近几年获得了很大的进展，在许多方面已达到实用程度，成为提高铸造业技术水平和铸件竞争能力的关键技术之一。
可以实现的目标有：预知凝固时间、开箱时间、确定生产率；预测缩孔和缩松形成的位置和大小；预知铸型的表面及内部的温度分布，方便铸型（特别是金属型）的设计；控制凝固条件，为预测铸件应力、微观及宏观偏析、铸件性能等提供必要的依据和分析计算的数据。
凝固过程数值模拟不仅可以形象地显示液态充填型腔和在型腔中冷却凝固的进程，还可预测可能产生的缺陷，所以可在制造计划现场实施前，综合评价各种工艺方案和参数，优化工艺方案，取代或减少现场试制，这对大型复杂形状或贵重材料凝固成形铸件的生产，其优越性和经济效益尤为突出。
由于凝固过程数值模拟可以揭示许多物理本质过程，所以也促进了凝固理论的发展，近年来研究和发展的微观组织模拟，可预测晶粒大小和力学性能，可望在不久的将来用于生产实际。
procast在铸造中的应用
对于我们学铸造专业的学生来说，掌握几款铸造方面的软件是很有必要的，有了一定的软件基础在以后的铸造设计、模拟中都是很有用的。
下面介绍下ProCAST软件在铸造中应用。
一、概述∙ProCAST是为评价和优化铸造产品与铸造工艺而开发的专业CAE系统，借助于ProCAST系统，铸造工程师在完成铸造工艺编制之前，就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案。
∙ProCAST可以模拟金属铸造过程中的流动过程，精确显示充填不足、冷隔、裹气和热节的位置以及残余应力与变形，准确地预测缩孔、缩松和铸造过程中微观组织的变化。
∙作为ESI集团热物理综合解决方案的旗舰产品，ProCAST是所有铸造模拟软件中现代CAD/CAE集成化程度最高的。
它率先在商用化软件中使用了最先进的有限元技术并配备了功能强大的数据接口和自动网格划分工具。
∙全部模块化设计适合任何铸造过程的模拟；∙采用有限元技术，是目前唯一能对铸造凝固过程进行热－流动－应力完全耦合的铸造模拟软件；∙高度集成。
二、发展历程∙Procast自1985年开始一直由位于美国马里兰州首府Annapolis的UES Software进行开发，并得到了美国政府和诸多研究机构的大力资助。
为了保证模拟的精度，Procast一开始就采用有限元方法作为模拟的技术核心。
∙1990年后，位于瑞士洛桑的Calcom SA和瑞士联邦科技研究院也加入了Procast部分模块的开发工作，基于其强大的材料物理背景，Calcom在Procast 的晶粒计算模块和反求模块开发上贡献良多。
∙2002年，Procast和Calcom SA先后加入ESI集团，并重新组建为Procast Inc. (美国马里兰州)和Calcom ESI (瑞士洛桑)。
ESI也重新整合了其原有的热物理模拟队伍如PAM-CAST和SYSWELD，这样Procast（有限元铸造仿真），PAM-CAST（有限差分元铸造仿真）, Calcosoft（连续铸造仿真）和SYSWELD （热处理与焊接模拟）一起组成ESI完整的热物理综合解决方案。
铸造成形工艺过程的数值模拟仿真及其应用
铸造仿真模拟优化软件是为评价 和优化铸 造产品 与
铸造工艺而开发 的，借助于铸造仿 真模拟优化 软件系统 平 台，铸造工程师在完成铸造『 艺 编制之前 ，就能够对 ［
铸 件 在 形 成 过 程 中 的流 场 、温 度 场 和应 力 场 进 行 仿 真 分
通过模拟金属铸造 过程 中的流动过程 ，精确显 示充填不 足 、冷隔 、裹气和热节 的位置 ，以及 残余 应力 与变 形 ， 准确地预测缩孑 、缩松 和铸造过程 中微观组织的变化 。 Ｌ
陷进行 预测 。数 据 库材 料 铸锌等各 类铸造 合金 ；可 针对 砂 型 、金属 型、熔模 、低压 、压力 、倾 斜铸造 及钢锭 模 铸 造等各种铸造方式进行真实 的模拟仿真分析 。 Ｈ Ｃ Ｅ系统 的前 置 处理 是 模 拟 过 程 的 准备 工作 ， ＺＡ 它实现 了 Ｃ Ｄ模 型 的导人 ，利 用 Ｓ Ｌ预览 检查 三维 造 Ａ Ｔ 型是 否正确 ，进行有 限差分 网格的划分 。另外 ，还 可以 通过 Ｈ Ｃ Ｅ提供 的 Ｃ Ｄ功 能对 实体 造 型进 行 简 单 修 ＺＡ Ａ 改 。三维造型平 台用户可任选 ，绝大部 分三维造 型系 统
造行 业的 产 品设计 师 模 具设 计 师 、铸造 工 艺师提 供 一定 的参 考 借 鉴作 用 ，从 而为提 高 企 业 的铸 造 工 艺水平
搭建 一个更好 的优 化设计 ， 以及 成形 工艺 的数 字化工 艺优 化设 计 、制 造 、仿 真集 成 的先进 平 台。
一
、
概述
析并预测铸件 的质量 、优化 铸造设 备参 数 和工艺方 案。
界面及模拟分析实例。
分布图及充型温度分 布图等。颜 色随意 调整 ，画面直接
毒 华 ｜ ＾
Ｌ 盈霉 ＿。 铸． 曩 曩 蓬
应用计算机模拟凝固改进中空轴铸造工艺
经验交流《铸造技术》09/2006~300m m 。
初期的底焦高度可以按经验公式(1)选择:H =L p +(800~1200)+250(mm)(1)式中 H 底焦高度;L p 风口总排距,我车间的为660m m 。
常数项取上限1200mm,则底焦高度大约为1800mm 左右。
实际生产中对底焦高度要进行校核。
2.3.2 批料参数焦耗量:单位焦耗量指每100kg 金属炉料的耗焦重量,也可以用批焦占批铁重量的百分率表示。
具体选择时依据铁液温度来定,初选时推荐用(2)式选取:T=1300+A C(2)式中 T 可能达到的最高铁液温度( );C 碳耗量(kg 碳/100kg 铁)。
C=K K 1/100(3)式中 K 单位焦耗量(kg 焦/100kg 铁);K 1 焦碳中固定碳含量的百分数。
批焦量:批焦厚度多选择140~200mm ,炉型大、焦块大的取中上限,反之取下限。
5t/h 炉可取200mm,这样以来,批焦量可以按以下公式计算:G 焦=A H R(4)式中 G 焦 批焦量,kg ;A 熔化区面积,m 3;H 批焦厚度,m ;R 焦碳容积密度(450~500kg/m 3)。
由此得到5t/h 炉G 焦=60kg 。
批铁量:按冲天炉熔化效率计算:G 铁=(1/8~1/12) S(5)式中 G 铁 批铁重量,kg;S 冲天炉熔化率。
则每批铁为500kg 。
批熔剂量:实际需要批熔剂量为500 5%=25kg ,其选取范围为23~27kg 。
2.4 严格按照操作规程进行操作严格执行确定的工艺技术参数,违犯操作规程或不认真执行确定的工艺技术参数者,按照绩效考核给予处罚。
3 生产效果通过采取微调炉子结构、改善原材料的成分和块度、合理制定工艺参数等措施后,运行中风口一直发亮,铁液定期下滴,熔炼出的铁液表面白亮略带泛青,铁液流动性好,碳含量保持在3.1%~ 3.5%,2005年5月份测量,铁液温度可达1440~1490 ,可以满足制作优质灰铁和球铁铸件的需要。
铜基凝固剂在铸造过程中的应用研究
铜基凝固剂在铸造过程中的应用研究随着现代工业的发展，铸造技术得到了广泛的应用。
铸造是一种将熔化的金属或合金浇注进模具中，使其冷却凝固并形成所需形状的制造工艺。
然而，铸造技术不仅仅是一种简单的工艺，它还涉及到许多复杂的因素，如铸造温度、组织、凝固速度等。
在这个过程中，凝固剂的使用是必不可少的。
本文将介绍铜基凝固剂在铸造过程中的应用研究。
一、铜基凝固剂的概述凝固剂是一种能够促进金属和合金凝固的化学剂。
在铸造过程中，凝固剂被加入到熔化的金属中，以控制其凝固和冷却过程。
铜基凝固剂是一种凝固剂，它是由铜和其他金属元素组成的合金，如铝、硅、钇、钝化剂等。
铜基凝固剂的主要作用是促进凝固，改善铸件的微观组织，提高铸件的力学性能。
同时，它还可以减少铸件的缩孔、气孔、裂缝等缺陷，提高铸件的表面光洁度和尺寸精度。
铜基凝固剂广泛应用于铸铜合金、铝合金、铁合金等材料的铸造中。
二、铜基凝固剂的作用机理在铸造过程中，铜基凝固剂的主要作用是促进凝固，防止铸件产生缩孔、气孔等缺陷。
其作用机理是通过形成特殊的化学反应和物理作用来实现的。
1. 形成金属晶核在铸造过程中，铜基凝固剂可以形成一些小的固相粒子，这些粒子可以促进熔体中的金属晶核形成，从而加速凝固速度。
这些晶核可以有效地降低凝固温度和降低熔点，有助于提高铸件的凝固性和灵活性。
2. 促进晶界生长铜基凝固剂可以促进晶界的生长，从而改善铸件的微观组织和力学性能。
其中，铝元素和铜之间的化学反应可以形成一个肆面体晶粒，这可以促进晶界的生长，减少晶界上的缺陷和裂纹，从而提高铸件的抗拉强度和延展性。
3. 改变熔体的性质铜基凝固剂可以改变熔体的性质，调节熔体的黏度和表面张力，从而影响铸件的流动性和表面质量。
此外，它还可以吸收熔体中的气体和杂质，避免形成缩孔、气孔等缺陷，从而提高铸件的质量和性能。
三、铜基凝固剂的应用研究铜基凝固剂在铸造过程中的应用已经得到了广泛的研究。
近年来，许多研究人员对铜基凝固剂的性能、作用机理、应用范围等方面进行了深入的探究和研究。
ProCAST软件在铸造凝固模拟中的应用
ProCAST软件在铸造凝固模拟中的应用
胡红军;杨明波;罗静;王春欢;陈康
【期刊名称】《材料科学与工艺》
【年(卷),期】2006(014)003
【摘要】为研究铸造工艺对铸件质量的影响,利用计算机进行了铸件的凝固模拟.介绍了有限元软件Pro-CAST的组成模块、功能以及应用,在应用实例中利用ProCAST软件模拟预测了铸件砂铸工艺中产生的宏观缩孔缺陷.研究表明:铸件中存在模拟预测的宏观缩孔缺陷;对浇注系统和冒口设置参数进行了优化,优化后的工艺提高了铸件产量,降低了成本;模拟结果表明,铸造模拟软件ProCAST能够准确地预测铸件在充型凝固过程中可能产生的缺陷.
【总页数】3页(P293-295)
【作者】胡红军;杨明波;罗静;王春欢;陈康
【作者单位】重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050;重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050;重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050;重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050;重庆工学院,材料科学与工程学院,四川,重庆,450050
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.13
【相关文献】
1.ProCAST软件在熔模铸造工艺优化中的应用 [J], 周君华;孙长波;尚伟;李波
2.计算机铸造凝固模拟软件在我厂的应用 [J], 彭松涛
3.凝固模拟技术在轴承座铸造中的应用 [J], 郭林;纪云玲;李宝伟
4.ProCAST软件在铸造模拟中的应用 [J], 孙治国
5.铸造模拟软件ProCAST在课堂中的应用 [J], 李维俊; 黄耀光
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
铸造生产过程中的快速凝固技术浅析
３．１ 快速凝固组织结构的主要特点 ３．１．１ 偏析形成倾向减小 随着凝固速度的增大， 溶 质的分配系数将偏离平衡。研究表明［１］， 总的趋势是， 不 论溶质分配系数 ｋ＜１ 还是 ｋ＞１， 实际溶质分配系数总 是随着凝固速率的增大而向 １ 趋近， 偏析倾向减小。 通常当凝固速率达到 １ｍ·ｓ－１ 时， 实际溶质分配系数将
青海科技
２００７ 年第 ６ 期
研究与开发
铸造生产过程中的快速凝固技术浅析
顾成万 （ 青海桥头铝电股份有限公司电解铝分公司， 青海 大通 ８１０１００ ）
摘 要： 本文阐述了铸造合金生产过程中快速凝固的实现方法及其特征， 并对典型的快速凝固制备工艺进行了介 绍。
关键词： 铸造； 合金； 快速凝固
常规铸造合金之所以会出现晶粒粗大、偏析严 重、铸造性能差等缺陷的主要原因是合金凝固时的过 冷度和凝固速度很小， 这是由于它们凝固时的冷速很 小而引起的。要消除铸造合金存在的这些缺陷， 突破 研制新型合金的障碍， 核心是要提高熔体凝固时的过
冷度， 从而提高凝固速度， 因此出现了快速凝固技 术。
１ 快速凝固过程中的热传递
金属和合金的实际凝固过程总是以过热熔体温度 的降低和熔化潜热的释放为前提的， 而这一过程又与
密、土质松软时， 应采取间隔跳打夯实。孔填料要拌 和均匀， 并控制其含水量， 每个孔填料用量应与计算 用量基本相符。夯锤 重不小于 １００ｋｇ， 锤型以梨型 或 枣核型较合适， 不宜采用平头夯锤， 以有利于夯实边 缘土 ， 落 距 一 般 应 大 于 ２ｍ。 若 地 下 水 位 较 高 ， 应 降 低水位后再回填夯实。若出现疏松、断裂或夹层， 应 全部铲除， 按规定重新填夯灰土， 以达到设计要求。 严格按照操作规程施工， 灰土要按配合比称重， 搅拌 要均匀， 干湿要适度， 每次下灰厚度、数量、落锤高 度、夯实次数按试验规定做到前后一致， 施工中严格 按质量评定标准抽样检验。 ４．２ 轻质路堤
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 ５ 方 案 四模 拟 凝 固 结果 图 ４ 方 案 四 冒 口及 补 贴 设 置 图
设 计 为 １０ ５ ｍｍ。
形 暗 冒 口（ ４０ ｍ） 高 ５ｍ 两个 ， 有 冒 口底 部 加 补 贴 ， 所 工
艺 出品率 为 ６ ．８ ， 口放置 如 图 ４所示 。按 此 冒 口 ８４ ％ 冒 设 置方 案 ， 上支 承轴 承座进 行 纯凝 固数 值模 拟 ， 拟 对 模
中第 三套 冒 口放 置 方 案为 ：采 用 圆形 冒 口 ｇ ２ ｍｍ ５０ ： １０ ｒ ０ ０ ｍ二个 ，６ ａ １＃腰形 暗 冒口 ２ ０ ｘ ２ ｍｍ ３ ５ ｎ ８ ｍｍ ４ ０ ｘ ６ ｍ
上 。铸 件结 构如 图 １ 所示 。
二个 ，在 每 个 冒 口下 都设 置 冒 口补 贴 ，补 贴 高度 ３０ ｍ。工艺 出品率 为 ６ ．％。按此 冒 口设置 方案 ， ０ｍ １ ２ 上 支 承轴 承座 进行 纯凝 固数值模 拟 ，发 现 在 ｇ ２ｍ ５０ ｎ
按 常规操作 方法设 置 圆形 冒 口 ４个 ，其 中圆形 冒
口 ｏ ０ｍ ６０ ５ ０ ｍｘ ０ ｍｍ二个 ，圆形 冒 口 ｏ ５ ｍｍｘ ０ ｍｍ ３０ ６０
二个 ， 图 ２所示 。 此 冒 口放置方 案对进 行纯凝 固数 如 按 值 模 拟 ， 拟 结果 如 图 ３所 示 ： ｇ Ｏ ｍ ６ Ｏ ｍ 冒 模 在 ５ Ｏ ｍ￣ Ｏ ｍ 口底 部 有 大 量缩 孔 、缩 松 ，深度 达 ３ ０ ｍ左 右 ； ０ｒ ａ 在
模 拟， 通过 比较 不 同 冒 口尺 寸及 放置 方式， 测 了形 成缩孔 缺 陷 的不 同倾 向， 比 了不 同工 艺方案下铸 件 的缩孑 预 并对
分布 及工 艺 出品率， 化 冒 口工艺设 计， 终确定 出最佳 工 艺方案 ， 优 最 生产 出优 质铸件 。 关键词 ： 轴承座 ； 固过 程 ； 凝 数值模 拟 ； 铸造工 艺
文章编号 ：０ ０ １６ ２ １— ２
作 者 简 介 ： 林 （ ９ ０ ）男 ， 郭 １７ 一 ， 工程 师 ， 期从 事 铸 造 生 产 工艺 技 术 工 作 长
ｏ Ｆ Ｍ Ｔ 中国铸造装备 与技术 １ ２ １ ／０ １
Ｃ ｐ ｒｐ ｔ 计 机 用一 ｏ ｕ ｌｉ 算 应 ｍ ｔ ｐｃｏ ｅ ｉｎ Ａ ａ
中图分 类号 ： Ｐ９ ．； 献标识 码 ： ； 章编号 ： ６ ９ ５ （ ０ ） １ ２ Ｔ ３ １９ 文 Ｂ文 １ ０— ６８ ２ １ ０ — ０ １ Ｉ 铸件 结构特点 及技术 要求
冒口高度 不够 高 ，冒 口内金属 液不能 满足 对铸件 凝 足 时的补缩 。此 冒口方 案不 可行 。
３ 生产 过程控 制
型 内及 浇 道 内散砂 ， 正箱 泥 号后 合 箱 ， 对 打紧 卡 子 ， 最
后再 将 箱缝 抹严 。浇 注温 度控 制在 １３～ ５０ 用热 ５５ ｌ５ ℃（
电偶 测 温 ） 。
４ 生产 验证 ‘
模板 制作 由于该 件 为我公 司常 用件 ， 量 较多 ， 数
计算机应用 Ｃｏ ｕｅ ｐ ｌａｉｎ ｍｐ ｔｒ ｐｉ ｔ Ａ ｃ 。
凝 固模 拟技 术在 轴 承 座 铸 造 中的应 用
郭 林 ，纪云玲 ，李宝ｆ － ＿ ２ ０ ０ ５ １１ （ 钢集 团重工 机械有 限公司 ， 济 济南
摘要： 采用 ｓｌｗ ｒｓ三维软 件对 生产 的 轧钢机 轴 承座及 工 艺方 案进 行 三维 实体造 型， 华铸 软件进 行凝 足 ｏｉ ｏｋ ｄ 用
按 上述 工艺试 生 产 ２ ， 件质 量很 好 ， 件 铸 没有 缩孔
模板采用整体木模 ； 为保证 吊运 、 起模方便 ， 在模板 的 上下 部位 都要做 出起模 吊鼻 ； 防止偏 芯 ， 为 将芯 头 高度
造型
由于铸 件热节 较 大 ， 为防止 铸 件粘砂 ， 便 也
于铸件 好 清砂 ， 芯子 表 面采 用 ｌｒ 厚 的铬铁 矿砂 ， 将 Ｏｎ ｍ 芯子 内部采 用水 玻璃 七零 砂 。 外型采 用水 玻璃 硅砂 ， 砂 型烘 干后 ， 涂刷醇 基 锆英粉 涂料 两遍 。
结 果如 图 ５ 示 。 模 拟结果 可 以看 出 ： 孔缩 松都 在 所 从 缩
冒 口内 ， 件 内部 无缩 孔 、 铸 缩松 缺 陷 ， 铸件 组织 致 密 ， 能
合箱浇注
合箱时要检查铸型是否完好、吹净铸
够 满 足 技 术 要 求 。可 见 该 冒 口设 置 方 案 可 行 。 由于
ｏ ５ ｍｍ 圆形 冒 口内缩 孔 刚 刚在 铸件 上 表 面 ，为 确保 ６０ 铸 件质量 ， 此 冒 口高度 再增 加 ｌＯ ｍ。 将 Ｏｍ
￣ ５ ｍｍｘ Ｏ ｍｍ 冒 口 底 部 有 较 多 缩 松 。 可 见 ， ３ ０ ６ Ｏ
ｏ ５ ｍｍｘ ０ ｍｍ 冒 口明 显偏 高 、 大 ， 且补 缩 距 离 ３０ ６０ 偏 并 不 够 ， ５ ０ ｍｘ ０ ｍｍ 冒 口缩孔 缩进铸 件 内 ，说 明此 ｏ ０ｍ ６ ０
收稿 １期 ：００ ０ — ９ ３ ２ １ — ８ ２
２２ 最终方 案 ．
该件 为轧 钢机用 轴 承座 ， 材质 为 Ｚ ２０ ５０要求 Ｇ ７～ ０， 不得 有缩孔 、 缩松等 影响强度 及性 能的缺 陷 ， 铸件 要求
磁粉 和超声 波 探伤 ，达 到 Ｊ ／５ ０ ． — １９ ＢＴ ０ ０１ ４ ９ ８二级 以
针对前 面方 案存在 的 问题 ， 又设计 了多种 方案 ，
冒 口下仍 然 有 二 次 缩松 ， ６ 形 暗 冒 口下 也有 一 些 １ ＃腰
缩 松 。方案 四改用 ｏ ５ ｍ ｌ ０ ｍｍ 冒 口一 个 ，８ ６ ０ ｍｘ ０ １ １＃腰
２ 工艺 方案模拟 优化
根据 铸件结构 特点 ， 们设计 出多种 冒口方 案 ， 我 并 利用凝 固模拟 软件 进行模 拟 。下 面介绍原 方案及 最终 确定 的方案 。 ２１ 方案 一 ．