铸造工艺及模拟CATsoftCADCAE在铸铁件生产中的应用(现代铸铁).doc

铸造工艺及模拟CASTsoftCAD/CAE在铸铁件生产中的应用 北京北方恒利科技发展有限公司（100089） 宋 彬 摘要： 铸造工艺及模拟CASTsoftCAD/CAE 计算机软件是基于有限差分铸造过程模拟软件，能够进行流场.温度场.应力场模拟。适用于模拟复杂铸件成型过程中出现的各种现象。能够模拟出砂型铸造，精密铸造，重力铸造，低压铸造，压力铸造，金属型铸造，消失模铸造，V法等几乎所有铸造工艺的充型和凝固过程，通过观察分析可以获得铸造过程出现的各种现象，铸造缺陷形成过程及分布位置，确定铸件最终质量和形成最佳浇注工艺，大大缩短工艺开发时间和节省开发费用。 关键词： 三维实体造型（读取STL文件） 网格剖分 模拟计算 后处理显示 前言 由于国际市场的变化及国民经济发展内需的拉动导致各种原材料价格的暴涨，铸造业的原材料占铸件总成本的50—60%，铸件的价格不但不能同步增长，而且对铸件的质量要求越来越高，尤其是对铸件的外观，内在质量和性能更为突出。在目前市场形势下，铸造企业更需要充分了解分析材质的浇注凝固特性，合理调整铸造工艺，高效、低耗获得质量健全的铸件，进入高端产品市场，增大盈利空间，要不断的开发新产品，在生产和新产品试制过程中工艺要规范化和合理化（如砂箱，浇冒系统，数量和大小，浇注温度等等）。铸件工艺设计是否合适，浇冒系统设计是否合理直接影响铸件质量，生产成本和经济利益。尤其在原材料涨价和减排降耗的形势要求下，对铸造工艺的精确合理的设计尤其重要。铸造工艺问题也是企业长期发展所应该进一步重视和必须全力解决的问题。 无锡小天鹅铸造有限公司于2001年引进北京北方恒利科技发展有限公司铸造模拟CAE软件CASTSOFT。主要用于砂型重力铸造球铁、灰铸压缩机和汽车零部件的工艺设计和分析，因其需求量大，对质量要求高，尤其是内在质量的缩孔和缩松在工作造成断裂，出现设备故障，甚至伤害工作者。通过模拟选取较为经济合理，效果最好，质量最佳的工艺来生产铸件；缩短了新产品开发时间，提高了铸件质量，降低了成本。 该软件先后在300余家铸造企业使用，装机近1000套。典型灰铁、球铁、蠕墨铸铁生产企业采用软件：北京菲美特（QT/HT）））））））））））） 车桥铸造工艺方案一 车桥铸造工艺方案二 （材料：QT450） （材料：QT450） 1.2网格剖分 将STL文件在CASTsoft/CAE 计算机软件中前处理内导入，进行网格剖分，就是将铸件分成若干细小的立方体，并转化为可以用于模拟计算的网格文件.BOX。车桥工艺分析时剖分网格数为800万单元。 车桥铸造工艺方案一 车桥铸造工艺方案二 1.3模拟计算 进行模拟计算时，首先输入模拟系数。如：适当的材料.初始的温度.换热系数等。输入参数后软件会自行选择计算精度进行模拟计算，最后得出计算结果。用户可根所需要的结果进行模拟铸造浇注过程，铸造凝固过程，铸造温度变化过程，铸造应力场形成过程。 1.4后处理 后处理是显示计算结果的一个重要模块，通过该模块可将网格划分结果，温度场计算结果，流场计算结果以及缺陷位置预测结果，凝固状态结果等明确地在屏幕上显示出来，可以通过切割.旋转.分层.放大.动画等来显示铸件的计算结果。 在铸造生产中应用CASTsoft/CAE对车桥两种工艺模拟结果图片： 车桥铸造工艺方案一 车桥铸造工艺方案二 （温度场状态） （温度场状态） 车桥铸造工艺方案一 车桥铸造工艺方案二（温度场） （孤立熔池形成，只能靠自补缩和膨胀补缩） 车桥铸造工艺方案一 车桥铸造工艺方案二（温度场） （车桥铸造工艺最后形成缺陷位置图） 通过观察分析车桥铸件两种工艺方案，得出：1、工艺方案一在画圈四个缺陷处加外冷铁可解缺陷问题，其他缺陷不影响铸件组织的致密性。2、工艺方案二画圈两个缺陷处铸件关键位置，此处已经加了冷铁，只能通过加冒口来解决。3、通过两种工艺的结果分析，最后采用在工艺方案一画圈四个缺陷处加外冷铁的工艺进行实际生产，生产解剖和探伤均满足实际要求。 2、铸造工艺模拟设计和实际生产结果对比 2.1、绍兴万龙提供砂型重力铸造铸钢件模拟对比 铸件浇注工艺图 铸造毛坯件 铸件模拟缺陷结果图