双金属复合垂头铸造工艺及充型模拟模拟
铸造过程的模拟仿真技术及在发动机零部件设计上的应用
热应力数值模拟
铸锻材料与工艺研究所
铸件凝固过程中的热应力数值模拟涉及凝固 过程复杂的传热分析、随温度和组织变化的力学 模型、铸件和铸型之间的相互作用和热裂的发生 等。
铸件热应力模拟可以预测铸件凝固过程中应 力和变形的动态变化，在此基础上进行热裂的预 测，并对铸件残余应力和残余变形进行分析，为 铸件尺寸精度控制提供依据。
化技术可以有效地发现铸件可能产生缺陷的位置
和种类，从而指导工艺人员采取恰当的工艺措施 加以避免。
ห้องสมุดไป่ตู้
发动机工程研究院
铸造过程的模拟仿真技术
铸锻材料与工艺研究所
通过数值模拟的应用，可以分析铸件中存在
的各种缺陷的产生原因，进而采取相应工艺措施 来消除缺陷，实现工艺优化，同时可以节省大量 的人力、物力和财力，缩短产品从设计到应用的 周期，增强产品的市场竞争能力。
发动机工程研究院
铸锻材料与工艺研究所
数值模拟： 在计算机上实现的一个特定的计算，通
过数值计算和图像显示，履行一个虚拟的物 理实验—数值试验。
发动机工程研究院
有限元法
铸锻材料与工艺研究所
发动机工程研究院
有限元法
铸锻材料与工艺研究所
有限元法（FEM-finite element method）
横浇道
压铸压射速度----压室内冲头推动金属 液时的移动速度。
慢压射速度----通常包括冲头越过浇料 口这段行程。一般为0.1~0.5m/s。
快压射速度----确定内浇道截面积、内 浇口速度，然后根据压室直径得到。
直浇道
内浇道
发动机工程研究院
铸锻材料与工艺研究所
铸件充型过程（流场）数值模拟
排溢系统----熔融金属在填充型腔过程中，排除型 腔内的气体、涂料余烬以及流动金属前沿的冷金 属的通道和处所。
基于神经网络的双金属复合弯管铸造过程的数值仿真
（ ｅ ｔｏ ｃ ａ ｉａ Ｅ ｇｎ ｅ ， ｉｎ ｆｎＵ ｉ ｒｉ ， ｉｎ ｆ ｎ４ １ ５ ， ｕ ｅ， ｉ ） Ｄ ｐ． ｆ Ｍｅ ｈ ｎ ｌ ｎ ｉ ｒＸａ ｇａ ｎｖ ｓｔ Ｘ ａ ｇａ ４ ３ Ｈ ｂ ｉＣｈｎ ｃ ｅ ｅ ｙ ０ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ａ ｔ ｇ ｔ ｃ ｎ ｏ ｙ ｏ ｏ ｂｅ ｍｅ ａ ｏ ｐ ｓｔ ｅ ｄ ｐｐ ｓ ｐｅ ｅ ｔ ｄ ｐ ｉ ｉａｉｎ ｏ ｓ ｒ ｃ： ｃ ｓｉ ｅ ｈ ｏｌｇ ｆｄ ｕ ｌ－ ｔ ｌ ｍ ｏ ｉ ｂ ｎ ｉｅ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ，ｏ ｔ ｚ ｔ ｆ ｎ ｃ ｅ ｍ ｏ
ｇ ａ ｉｎ－ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔａｇ ｒｈ ｏ ｒ ｒｂ ｃ － ｒ ｐ ｇ ｔ ｎｗｉ ｄ ｐｉｅ ｌａｒ ｉｇ ｒ ｔ ｎ ｍｅ ｔ ｍ ｒ ｄｅ ｔ ｓ ｅ ｄ ｎ ｌｏ ｉ ｍ ｆｅ ｒ ａ ｋ ｐ ｏ ａ ａ ｉ ｔ ａ ａ ｔ ｎｎ ｅ ａ ｄ ｍｏ ｄ ｔ ｏ ｏ ｈ ｖ ｅ ａ ｎｕ
ｎ ｍｅ ｉａ ｓｍ ｕａｉｎ ｎ ａ ｓｉｇ ｒ ｃ ｓ ｉ ｉｖ ｓｉａｅ ｂ ｓ ｄ ｎ ｒｆ ｉｌ ｅ ｒ ｌ ｅ ｗｏ ｋ ａ ｕ ｒ ｌ ｉ ｌｔ ｉ ｃ ｔ ｐ ｏ ｅ ｓ ｓ ｎ ｅ ｔ ｔ ｄ ａ ｅ ｏ ａ ｔ ｃａ ｎ ｕ ａ ｎ ｔ ｒ ， ｃ ｏ ｎ ｇ ｉ ｉ
ｉ ｐ ｌｄ ｓ ａ ｐｅ ．Ｔｈ ｓ ｌｉｉｇ ｅ ｅａｕｅ ｆ ｄ ｕ ｌ－ ｔｌｏ ｍｐ ｓ ｅ ｅ ｄ ｌ ｉ ｅ ｔｄ ｙ ｉ ｅ ｏｉｆ ｎ ｔｍｐ ｒｔｒ ｏ ｏ ｂｅｍｅａ ｄｙ ｃ ｏ ｉ ｂ ｎ ｐ ｔ ｅ ｐ ｓ ｓｅ ｂ ｔ
ｔ ｅ ｍｏ ｃ ｕ ｌｓ ｈ ａａ ｏ ｐ ｃｍｅ ｓ ｏ ｔ ｉｅ ｂ ｈ ｅ ｔ ｇ ｒ ｓ ｌ ｆ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅｄ ｉ ｈ ｒ － ｏ ｐｅ ，ｔｅ ｄ ｔ ｓ ｅ ｉ ｎ ｂａ ｎ ｄ ｙ ｔ ｅ ｔ ｉ ｅ ｕｔ ｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｆ ｌ ｓ ｆ ｓ ｎ ｓ ｉ ｔａｎ ｄ ｔ ｅ ｔ ｍｐ ａ ｕ ｅ ｄｓｒ ｕ ｉｎ ｄ ｒ ｇ ｆｌ ｇ ａ ｄ ｓ ｌ ｉｃ ｔ ｎ ｉ ｉ ｌｔｄ．Ｂ ｎ ｒ ｓｉｇ ｔ ｅ ｒ ｉｅ ， ｈ ｅ ｅｒｔ ｒ ｉｔｉ ｔ ｕ ｉ ｌｎ ｎ ｏ ｉ ｆ ｉ ｓ ｓｍｕａ ｅ ｂ ｏ ｎ ｉｉ ｄｉ ａ ｏ ｙ ｃ ｔ ｔ ｈ ｏ ａ ｎ ｄ ｔ ｆｓｍｕａｉｎ ｗｉ ｈ ｓ ｆｔｓ ｉｇ， ｈ ｘｍｕ ｒ ｌｔ ｅ ｅ ｒ ｒｏ ｉ ｌｔ ｎ ｉ １ ，ａ ｄ ｔ ｅ ａａ ｏ ｉ ｌｔ ｔ ｔ ｏ ｅ ｏ ｔ ｏ ｈ ｅ ｎ ｔｅ ｍａ ｉ ｍ ｅａ ｉ ｒ ｆｓｍｕ ｉ ２．％ ｖ ｏ ａ ｏ ｓ ｎ ｈ
铸造工艺对双金属复合材料性能的影响
铸造工艺对双金属复合材料性能的影响对双液双金属复合铸造以及双金属复合材料的定义进行分析论述，这样能够加强这方面的了解程度。
采用现代分析方法，对双金属复合材料的性能受到铸造工艺影响的程度进行实验，通过对实验结果进行分析得到，复合铸造工艺不仅仅会对材料的表面质量以及应力状态进行影响，同时，在界面结构、形貌以及组成等方面都有很大影响。
通过实验得到的结论，对双金属复合材料以后的发展是重要的指导。
标签：铸造工艺；双金属复合材料；性能；影响前言文章中对不同的铸造结构和使用条件进行了分析，通过采取特殊的铸造工艺方法，能够使结晶界面和基体的温度、梯度以及厚度都是均等的，保证结合界面是均匀的，同时也能制备出无混料的双金属复合材料，对复合材料进行进一步的研究和分析，在经济效益和学术价值方面十分有利。
1 对双液双金属复合铸造的概述双液双金属复合铸造是指在一定的浇注温度下，将两种液体的金属按照一定的顺序将其浇注到同一个铸型中，这样形成的复合材料具有很好的耐磨性，同时，也能克服两种金属存在的缺点，将两种金属的优点进行发挥，新形成的复合材料具有两种金属的特性。
新型复合铸造零件能够适应各种恶劣的使用环境，在使用过程中寿命也将出现延长的情况。
双液双金属在实际操作过程中比较难，在对耐用零件进行批量生产时难度系数更大。
在应用过程中，可靠性条件非常差，对整个加工过程带来的影响将非常大。
在铸造过程中，对界面的结合质量对复合材料的性能影响原因进行分析，能够对复合界面的关键因素进行保證。
2 对双金属复合材料的概述采用复合技术将两种完全不同的金属接触面进行相互之间的固劳，并且结合在一起，通常情况下，两种金属的物理和化学性能都将是不同的，在这种情况下，出现的新型材料就是双金属复合材料。
双金属复合材料具有非常好的性能，而且这些技能非常特殊，在工作环境比较恶劣的情况下，双金属复合材料的使用寿命也非常好。
双金属复合材料成本非常低，在性能方面非常好，而且能够合理对资源进行开发利用。
NOVACAST专业铸造工艺仿真软件
工艺参数及方案优化分析 NOVACAST 全面的仿真模拟系统，可进行铸造工艺及模具结构的优化，包括： ① 浇铸系统、排气孔和溢流槽的位置及个数优化；
② 冒口的位置及大小优化； ③ 冷铁的布局优化； ④ 模具冷却及加热管道布局方案优化； ⑤ 铸造工艺参数的优化，包括浇注温度、压力、活塞、速度等
用于计算铸造充型及凝固过程的组合包，适用于各种铸造工艺。 模块组合包 2 NovaFlow&Solid&Stress CV 充型、凝固及应力分析组合包
用于计算铸造充型、凝固过程及应力结果的分析组合包，适用于各种铸造工艺。 模块组合包 3 NovaFlow&Solid&Stress CV+NovaMethod 充型、凝固及应力分析+CAD 建
浇冒系统设计方案优化
三、 实用价值
可进行几乎所有的铸造工艺过程模拟，包括：砂铸、压铸、低压铸造、重力铸造、 倾转铸造、金属型铸造、半固态铸造、精密熔模铸造、真空压铸、差压铸造、连续 （循环）铸造、消失模铸造、离心铸造等。
具有 STL、STEP 等的几何接口，可导入多种主流 CAD 软件如 UG、PRO/E、CATIA、 soliderworks 的铸造几何模型。
重力浇铸工艺
压铸工艺
二、 特色功能
友好的图形界面 NOVACAST 专为铸造企业进行铸造工艺模拟而设计，WINDOWS 风格，简单易
用，实现浇冒系统的组件管理，可随时加入铸件、冷却加热管道、浇道、冷铁、套筒、 型芯等并能自动生成浇冒系统的装配模型。
高度模块化、集成化的控制体积法模拟系统 NOVACAST 是一个高度模块化、集成化的有限差分模拟系统，它主要包括前处理
NOVACAST 专业铸造工艺仿真软件
procast金属型铸造模拟试验报告
Procast重力铸造工艺Procast模拟过程基本思路：1.读入模型2.生成面网格3.生成三维体网格4.设置铸造过程的基本条件物理条件：材料，速度，压力，重力等热学条件：温度，界面热交换系数，冷却等5.进行溶液填充、凝固、应力应变计算模拟6.结果分析众所周知，铸造生产的实质就是直接将液态金属浇入铸型中凝固和冷却，进而得到铸件。
液态金属的充型过程是铸件形成的第一个阶段。
许多铸造缺陷（如卷气、夹渣、浇不足、冷隔及砂眼等）都是在充型不利的情况下产生的。
因此了解并控制充型过程是获得优质铸件的重要条件。
但是，由于充型过程非常复杂，长期以来人们对充型过程的把握和控制主要是建立在大量试验基础上的经验准则。
随着计算机技术的发展，铸件充型凝固过程数值模拟受到了国内外研究工作者的广泛重视，从80年代开始，在此领域进行了大量的研究，在数学模型的建立、算法的实现、计算效率的提高以及工程实用化方面均取得了重大突破。
在近年来用计算机程序模拟液态金属流动和热传导现象的各种商品化软件中，有限元软件ProCAST是一成功范例，它采用有限元方法实现对铸件充型过程、温度场、应力场及缺陷的计算和预测，为工艺设计人员提供了生产高质量铸件的理论指导。
在计算机模拟软件对铸件凝固过程的数值计算中，温度场和固相率场的计算为后续的缺陷预测奠定了基础。
通过对不同材料的热物理性能进行实测可以保证采用ProCAST软件模拟和预测铸件凝固过程和宏观缩孔缺陷时可靠性。
1.读入模型先用UG设计好三维模型，即在UG中导出为Parasolid,然后再以x-t格式导入Procast，三维模型如下：内圆直径80mm，深100mm，外矩形110mm，高115mm。
铸型铸件实体2.生成网格进入Procast2008.0中MeshCAST进行网格划分。
铸件设计的网格长度可以小些，铸型可以大些。
可以检查网格划分是否有问题，没有问题就可以进行下一步操作了。
划分后的体网格如下：3.进入PreCAST进行参数设置具体设置过程为Materials-Interface-Boundary Condition-Process-Initial Condition-Run Parameters。
液固双金属复合铸造结合界面温度场的模拟
收稿日期：２００８＿０２—１６ 作者简介：邱逊（１９８３一），男，浙江义乌人。在读硕士，主要从事铸造过
程温度场研究。 基金项目：河南省科技厅自然科学基金项目，项目编号：５１１０５２４００
万方数据
图１锤头试验模型
·２９·
韧性。保证锤头工作时不断裂。锤柄预先放置在砂 型中，预热温度在８００℃左右，然后进行复合铸造， 向型腔内浇人复合的锤头部分，出铁温度ｌ ５８０℃。 浇注温度ｌ ５６０℃。柄部进行表面预处理，以免在 预热及浇注过程中被氧化。降低金属液的表面张 力，增加它与浇注的高铬铸铁液的润湿性［２】。
3.刘高碘 温度场的数值模拟 1999 4.周丹晨 铸件温度场,应力场仿真与工艺优化设计系统的设计开发[学位论文] 2001 5.谭真.郭广文 工程合金热物性 1994 urentiu Nastac A Monte carlo.Approach for simulation of heat flow in sand and metal mold easting 1998
关注的问题是复合界面的固体表面是否发生熔融
以实现冶金结合。由于铸造过程中结合界面温度变
化难以实测，计算机模拟就成了首选方法。
，
基于有限元方法的ＡＮＳＹＳ数值模拟软件是解
决温度场等工程问题的大型工程模拟软件，广泛应 用于各种工业领域［１］。本文借助有限元软件ＡＮＳＹＳ
对液一固双金属复合铸造过程中界面的温度场进行
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉｑｕｉｄ—Ｓｏｌｉｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
Ｂｉｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃａｓｔｉｎｇ
ＱｌＵ Ｘｕｎ．删Ｚｈｅｎ．－ｑｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｔ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，，刀ａｅｎｇｚｈｏｕ ＵｎｂＪｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｈｅｎａｎ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）
破碎机锤头的双金属复合铸造工艺
破碎机锤头的双金属复合铸造工艺摘要：双金属复合铸造是提高破碎机锤头整体性能的有效手段。
文中给出了用以实现锤头双金属复合铸造并获得金属间有效结合的几种方法，分析了其优、缺点，并给出了针对现存问题可行的解决方案。
关键词：复合铸造;锤头;破碎机双金属复合铸造是根据铸件的使用要求，在其不同部位选用不同金属进行铸造的工艺方法。
采用这种方法生产的铸件能够充分发挥不同金属各自的优异性能而有效弥补其不足，从而表现出优良的整体性能。
耐磨锤头是破碎机的关键部件，其端部磨损程度决定出料粒度的大小，因此通常被设计成头部和柄两部分，其中头部直接与物料发生撞击，要求具有较高的硬度和耐磨性，而起连接作用的锤柄并不直接参与磨损，只需具备相应韧性和强度即可。
因此锤头整体采用同一种金属进行生产非但在经济上不可取，在使用上也没有必要。
生产中常采用高铬铸铁(KmTBCr26)与铸钢(ZG270—500)两种材质进行复合铸造。
1机械结合的复合铸造工艺这种工艺方法适用于液一固复合铸造，即事先铸造或加工出铸件的一部分，作为镶嵌块预置在型腔内，然后进行浇注。
试验证实，只有当两部分金属的质量比大于8：1时，其结合面才能被融化，从而实现冶金结合。
但生产中常见的锤头其头部与柄的比例一般在1：l左右，因而只能实现机械结合，一般很少采用高铬铸铁作为预置的头部进行复合。
一方面因为高铬铸铁在急剧受热时具有较大的开裂倾向，另一方面是因为采用铸钢锤柄预置在型腔内，可起到内冷铁的作用，有效降低高铬铸铁的浇注量，提高工艺出品率，降低生产成本。
图1为生产中广泛使用的预置锤柄，主要通过镂空的方法和适当的锥度保证结合强度。
气孔和裂纹是生产中的常见缺陷。
一般说来，锤柄使用前经除锈、去污和高温烘烤可有效避免气孔的产生。
而裂纹主要是因高铬铸铁的铸造应力和相变应力较大，在预置锤柄的激冷作用下，因包覆厚度不足产生的。
通过简化的数学模型推导出的用于计算高铬铸铁包覆厚度的公式(见文献[1])具有一定的参考价值，生产中主要凭经验确定，一般来说包覆厚度应不小于20ram，且应尽可能均匀。
铸造数值模拟仿真报告
本科生课程考核试卷科目：教师：姓名：学号：专业：上课时间： 20 年月至20 年月考生成绩：阅卷教师 (签名)一、前言计算机辅助设计（Computer Aided Design,简称CAD）：是指工程技术人员以计算机为辅助工具，完成产品设计构思和论证、产品总体设计、技术设计、零部件设计和产品图绘制等。
狭义铸造工艺CAD：即工艺设计，指用计算机软件在计算机上设计浇注系统、冒口、溢流槽、排气槽、冷铁、型芯等。
并进行工艺图绘制。
铸造工艺CAD可将计算机的快速、准确和设计人员的经验、智慧结合起来。
改变上千年的手工设计方式，缩短工艺设计周期，提高设计水平，提高产品的质量和竞争力。
二、产品分析及初步方案图1 图2如图1和图2所示，该产品为方向盘，此模型是一个方向盘，结构复杂，并且在实际使用过程中，需要承受较大的扭转力，一般为锌合金，或者铝合金，我们做模拟时就采用更便宜、更轻的镁合金并采用压铸工艺生产。
初步拟定工艺设计过程如下：1. 初步方案设计2.压铸工艺有关参数的选取3.根据产品体积，确定内浇口面积及形状。
4.横浇道和直浇道方案设计5.根据确定的参数，利用CATIA软件作出浇注系统三维模型。
6.利用Anycasting模拟充型过程三、具体设计过程1.初步方案设计图3金输液流动方向如图3所示，此零件结构复杂，在高压浇注过程中，充型速度很快，易产生激溅、铁豆，且型腔中气体不易于排除，所以根据上述易产生的缺陷，应采用底注式浇注系统，它不但能改善上述缺陷，还可以使内浇道很快被金属液淹没，实现快速平稳充型。
同时型腔中液面升高后使横浇道较快充满，较好挡渣，利于得到外形精美、质量优良的铸件。
由于此零件模型中间部分较为复杂，四周比较简单，中间位置充型易出现问题，所以浇注系统的位置应该选在下面部位上。
2.压铸工艺有关参数的选取图4铸件材料为AZ91D镁合金，铸件体积经UG计算为V铸 =m/p =760/1.8=422.2 cm3 金属液质量G=0.76kg液态金属密度p =1.8g/cm2充填速度Vg=40m/s型腔的充填时间 t=0.05s根据产品体积，确定内浇口面积及形状。
铸造过程数值模拟综合实验说明书
铸造过程数值模拟综合实验前言一、铸造过程数值模拟的来源、内容和意义为了生产出合格的铸件，就要对影响其形成的因素进行有效的控制。
铸件的形成主要经历了充型和凝固两个阶段，宏观上主要涉及到液态金属充型流动、金属凝固和冷却收缩、高温金属冷却和收缩3种物理现象。
在充型过程中，流场、温度场和浓度场同时变化，凝固时伴随着温度场的变化的同时存在着枝晶间对流和收缩现象；收缩则导致应力场的变化。
与流动相关的主要缺陷有：浇不足、冷隔、气孔、夹渣；充型中形成的温度场分布直接关系到后续的凝固冷却过程；充型中形成的浓度场分布与后续的冷却凝固形成的偏析和组织不均匀有关。
凝固过程的温度场变化及收缩是导致缩孔缩松的主要原因，枝晶间对流和枝晶收缩是微观缩松的直接原因，热裂冷裂的形成归因于应力场的变化。
可见，客观地反映不同阶段的场的变化，并加以有效的控制，是获得合格铸件的充要条件。
传统的铸件生产因其不同于冷加工的特殊性，只能对铸件的形成过程进行粗糙的基于经验和一般理论基础上的控制，形成的控制系统——铸造工艺的局限性表现在：1）只是定性分析；2）要反复试制才能确定工艺。
铸造过程数值模拟的目的就是要对铸件形成过程各个阶段的场的变化进行数值解析以获得合理的铸件形成的控制参数，其内容主要包括温度场、流场、浓度场、应力场等的计算模拟。
二、铸造过程数值模拟原理铸造过程数值模拟技术的实质是对铸件成型系统（包括铸件—型芯—铸型等）进行几何上的有限离散，在物理模型的支持下，通过数值计算来分析铸造过程有关物理场的变化特点，并结合铸造缺陷的形成判据来预测铸件质量。
数值解法的一般步骤是：1）汇集给定问题的单值性条件，即研究对象的几何条件、物理条件、初始条件和边界条件等。
2）将物理过程所涉及的区域在空间上和时间上进行离散化处理。
3）建立内部节点（或单元）和边界节点（或单元）的数值方程。
4）选用适当的计算方法求解线性代数方程组。
5）编程计算。
其中，核心部分是数值方程的建立。
三种铸造模拟软件对大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟对比分析
三种铸造模拟软件对大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟对比分析近年来，随着工业技术的不断发展和进步，大型薄壁复杂铝合金舱体件在航空航天、汽车制造等领域中得到了广泛应用。
在生产过程中，低压铸造是一种常用的方式。
为了提高铸件的质量以及生产的效率，铸造模拟软件的应用变得越来越重要。
本文将比较分析三种铸造模拟软件在大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟中的优缺点。
首先，我们介绍一下三种铸造模拟软件。
第一种是ProCAST软件，它是由法国ESI集团研发的一款CAD/CAM软件。
第二种是MAGMAsoft软件，它由德国MAGMA公司开发，具有高效准确的铸造仿真能力。
第三种是FLUENT软件，它是ANSYS公司的产品，主要用于流体动力学和热传导模拟。
对于大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟而言，首先需要考虑的是模型的建立和几何形状的准确度。
经过对比发现，ProCAST软件在模型的建立和几何形状的准确度方面表现出色。
其次，我们需要考虑材料性能和铸造过程的参数。
MAGMAsoft软件在材料性能和铸造参数方面提供了丰富的选项和准确的模拟分析。
最后，我们需要考虑流体动力学和热传导等方面的模拟能力。
FLUENT软件在这方面表现出强大的功能和精确的计算。
在比较分析的过程中，我们选择了一个大型薄壁复杂铝合金舱体件的实际案例，将三种铸造模拟软件应用于该案例中进行仿真。
从仿真结果来看，三种软件在模拟效果上都具有一定的优势和准确性。
然而，每种软件在不同方面存在一些差异。
首先，ProCAST软件在模型建立和几何形状准确度方面表现出色。
其具有精细的网格划分和准确的几何形状还原，能够很好地模拟出铝合金舱体件的形状和微观结构。
其次，MAGMAsoft软件在材料性能和铸造参数方面具有丰富的选项和准确的模拟分析能力，能够很好地预测铸造过程中的缺陷和变形。
然而，FLUENT软件在流体动力学和热传导模拟方面具有明显优势。
它能够精确地计算出流体在铸型中的流动情况和热传导过程，能够提供更加准确的温度和压力分布。
金属铸造成形过程的数值模拟
金属铸造成形过程的数值模拟金属铸造是一种复杂的成形工艺，在这个过程中，金属经历了从液态到固态的转变。
为了了解金属铸造过程中的物理和化学变化，生产厂家通常会使用数值模拟技术来模拟这个过程。
数值模拟技术是一种预测性技术，它可以模拟金属铸造的温度场、压力等参数，甚至可以预测颗粒的行为。
在这篇文章中，我们将深入探究金属铸造成形过程的数值模拟技术。
首先，让我们简要介绍金属铸造成形的过程。
通常，金属铸造分为砂型铸造、金属型铸造和压铸等几种类型。
每种类型的铸造工艺都有其独特的特点，但它们的基本处理程序是相似的。
在标准的金属铸造过程中，首先熔化金属，随后将熔化的金属倒入模具或模型中，然后等待金属冷却成形。
数值模拟是一种可以预测金属铸造成形的过程，可帮助制造商优化成形过程并减少生产成本。
铸造数值模拟的过程包括数学描述、数值方法、计算机仿真等几个步骤。
数学描述是指将铸造过程中涉及到的物理各参数用数学公式表示出来，包括温度、流体力学、热力学和相变等。
数值方法是指使用计算机模拟数学公式，对金属铸造过程进行数值计算。
这个过程中，需要选取合适的数值方法、计算模型和模拟系统。
最后，计算机仿真帮助生产厂商检查结果并进行模拟验证。
在金属铸造成形的数值模拟过程中，最重要的功能之一是热仿真模块。
这个模块使用计算机模拟成形过程中金属的温度场变化。
不同铸造过程中的有不同的需求——砂型铸造需要精确地控制铸型的壁厚和冷却速度，而金属熔模铸造需要保证金属的温度始终保持在一定范围内。
在这个过程中，需要研究的一些关键问题是：铸造过程中温度场的分布情况，铸件表面和内部的固相发展、应力态、收缩和裂缝分布、铸件质量等。
通过数值模拟技术，生产厂商可以对这些问题进行系统的研究并改进生产工艺，以提高金属铸造的质量和效率。
除了热仿真模块以外，金属铸造成形过程中的还需要进行液态流体力学模块的建模。
这个模块可以模拟固液相态变化以及流体动力学等过程。
在这个模块中，铸造中的流体力学问题涉及到：流动场、流体力学性质、子集模型的分析等等。
铸造成形工艺过程的数值模拟仿真及其应用
铸造成形工艺过程的数值模拟仿真及其应用王华侨;张颖;费久灿;王德跃【摘要】本文对国内外常用的几款铸造成形工艺模拟仿真软件的功能进行了简要介绍,希望对从事铸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.【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】6页(P59-64)【作者】王华侨;张颖;费久灿;王德跃【作者单位】中国三江航天集团国营红阳机械厂,湖北孝感,432100;中国三江航天集团国营红阳机械厂,湖北孝感,432100;中国三江航天集团国营红阳机械厂,湖北孝感,432100;中国三江航天集团国营红阳机械厂,湖北孝感,432100【正文语种】中文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。
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，准确地预测缩孔、缩松和铸造过程中微观组织的变化。
图1所示为铸造仿真模拟分析的典型过程。
本文对国内外常用的几款铸造成形工艺模拟仿真软件华铸CAE/InteCAST、AnyCasting、ProCAST等软件的功能与实例应用进行了简要介绍，希望对铸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。
HZCAE/InteCAST是中国铸造领域著名的模拟分析系统，是分析和优化铸件铸造工艺的重要工具。
它以铸件充型过程、凝固过程数值模拟技术为核心对铸件进行铸造工艺分析。
- 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)。
双金属复合锤头铸造工艺设计及充型模拟[摘要]：锤头是反击式破碎机中破碎矿石的主要部件，该部件在使用中锤柄不断承受交变的弯曲应力和冲击力，而锤头部位则主要承受较强的冲击力和摩擦力。
本文通过设计出一种新型的锤头制作工艺，采用镶铸复合技术解决现有技术中存在的锤头易磨损、易破碎、使用寿命短的问题。
采用的技术方案是双金属复合型锤头的制作方法，双金属复合型锤头的结构为：包括相连接的锤柄和端头，所述端头内部设置11根耐磨棒，锤柄部分为高锰钢，耐磨棒的主要成分为高铬铸铁，各耐磨棒之间呈等边三角形放置；与传统的砂型铸造相比较采用消失模模铸造工艺有大大的简化，且零件的质量及精度较高，设计自由度大。
同时利用负压紧实可以解决高铬铸铁的固定问题；进而使耐磨棒的外表面与锤柄主体合金紧密结合，并力求达到冶金结合。
并对铸造过程进行ProCAST铸造模拟。
[关键词]：镶铸复合法；高铬铸铁；高锰钢；消失模;The casting process design of Double metal compositehammerand filling simulationFan-Hao（Grade08,Class1,Major control materials，Materials Science and Engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi）Tutor:Wang-Hua[Abstract]: Hammerhead is the main parts of the broken ore crusher hammer handle, the component is in use constantly to withstand alternating bending stress and the impact hammer parts, mainly exposed to the strong impact and friction force. Through the design of a new type of hammerhead production process, using cast-in composite technology to solve existing technology hammerhead easy wear, easy broken, the short life of the problem. The technical solution adopted for the production of bimetal composite hammer, bi-metallic composite structure of the hammer: including the hammer handle and the end connected to the end internal settings wear rods 11, the hammer handle part greatly simplified, and the quality of the parts of high manganese steel wear bar the main component of high chromium cast iron, and other equilateral triangle is placed between each wear rod was; compared with the traditional sand casting using the lost foam casting process and accuracy of high design freedom. While taking advantage of the vacuum tight can solve the fixed problem of high chromium cast iron; thus closely integrated rods, wear-resistant outer surface with a hammer handle the main alloy, and striving to achieve a metallurgical bond. And the casting process ProCAST casting simulation. [Key words]: cast-composite method; high chromium cast iron; high manganese steel; lost foam毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录摘要Abstract1 引言 (1)1.1 研究的目的和意义 (1)1.2 双金属复合工艺现状、发展趋势、研究方法等 (1)1.2.1研究方法 (2)1.2.2应用领域 (3)1.3研究目标和研究内容 (3)1.4研究的技术路线 (3)2 双金属复合铸造方案 (3)2．1进行工况分析合理选择锤头结构及的复合材质 (3)2．1．1工况分析 (3)2．1．2锤头结构的确定 (3)2．1．3锤头材质的确定 (5)2．2选择合理的铸造方案进行镶铸 (5)2．3消失模铸造工艺设计 (6)2．3．1铸造工艺性分析 (6)2．3．1．1读图 (6)2．3．1．2零件结构的工艺性分析 (7)2．3．2绘制铸件图及模样图 (8)2．3．2．1 零件机加部分的余量及铸件尺寸公差.. 82．3．2．2不能直接铸出的孔、台部位 (9)2．3．2．3合金收缩和EPS模样收缩值 (9)2．3．3设计消失模铸造工艺方案 (10)2．3．3．1模样在铸型中的位置即浇注位置 (10)2．3．3．2确定浇注金属液引入铸型的方式 (10)2．3．3．3一箱浇注的铸件数量及布置 (11)2．3．4消失模铸造浇注系统的结构和尺寸设计 (11)2．3．4．1浇注系统各单元截面的设计 (11)2．3．4．2浇口杯尺寸设计 (12)2．3．4．3冒口的设计 (13)2．3．5消失模铸造生产及浇注规范 (13)2．3．5．1白模、涂料、模组、造型 (13)2．3．5．2浇注温度的确定 (14)2．3．5．3负压的范围及时间的确定 (14)3 其他工艺方案 (14)4 proCAST铸造过程模拟 (15)4．1 proCAST模拟过程简介 (15)4．2 proCAST建模模拟详细过程 (15)4．2．1使用三维软件进行建模及前处理 (15)4．2．2网格划分及修补生成四面体网格 (16)4．2．3边界条件、初始条件工艺等参数设置 (17)4．2．4二进制转化并进行模拟计算 (18)4．2．5模拟结果的查看 (19)5 各种工艺方案模拟结果及分析比较 (19)5.1工艺方案a模拟结果及分析 (19)5.2带有集渣补缩暗冒口的浇注方案模拟结果及分析 (22)5.3 高工艺出品率带排气冒口浇注方案模拟结果及分析 (25)6 总结 (28)致谢： (29)参考文献 (30)1 引言1.1 研究的目的和意义冶金、矿山、电力、水泥、石化等行业中大量使用的零部件往往都是因为磨损而失效，耐磨零部件的消耗量很大。
全国每年各种金属耐磨件的消耗量在数百万吨以上，锤头、衬板、鄂板等这些采用高硬度材料制造工艺简单，所以越来越受到人们的重视。
造的耐磨件，不仅生产成本高，而且脆性大，因而在强烈冲击载荷条件下使用时受到限制。
而矿山机械上所使用的锤头锤头部分应能够承受一定的冲击以及交变载荷，需要足够的硬度与耐磨性，与之连接起安装与传动作用的锤柄部分应该具有一定的塑性与韧性。
耐磨锤头是破碎机的关键部件，其端部磨损程度决定出料粒度的大小，因此通常被设计成头部和柄两部分，其中头部直接与物料发生撞击，要求具有较高的硬度和耐磨性，而起连接作用的锤柄并不直接参与磨损，只需具备相应韧性和强度即可。
这两者本身就是相互矛盾的。
使用单一材料很难满足使用要求，难以具备高硬度、耐磨、良好的塑韧性。
另外，在矿山、水泥等工业领域中，有许多抵抗磨粒磨损的工件都采用高硬度的铬系合金白口铸铁，然而其中部分易损件要求与设备的某些部位装配一起，需要对其非工作面进行机械加工，在这些情况下整体用高硬度材质就难以满足要求。
还有一些易损件只要求特定的部位磨损到一定的尺寸后就失效报废，因此锤头整体采用同一种金属进行生产非但在经济上不可取，在使用上也没有必要。
复合双金属材料能在零件不同部位提供不同性能，通过表面材料与芯部材料的合理组合，可以使材料获得所需的冶金性能。
双金属复合铸件不仅可同时拥有良好的力学性能和高的使用寿命，而且适用面广、成本低廉。
目前常用的复合铸造工艺分为液—液和液—固两大类，其中又因液固复合铸造几乎不受铸件形状的影响以及其制研究意义双金属复合铸造是根据铸件的使用要求，在其不同部位选用不同金属进行铸造的工艺方法。