铸造过程计算机模拟前处理技术分析

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1、武汉理I：人学硕士学位论文1．1课题来源第1章绪论铸造过程计算机模拟是铸造学科发展的前沿领域，是当今世界各国专家学者关注的热点，同时也是改造传统铸造产业的必由之路【lJ。前处理模块是铸造模拟软件开发的基础，涉及到网格剖分，材质赋予等重要内容，影响到模拟时间，模拟精度等问题，故而也是铸造模拟软件系统开发的一个关键所在。本研究课题源于武汉理工大学与浙江力．丰科技开发有限公司合作项目“低压铸造数值模拟解析软件开发”。1．2铸造工艺的特点及行业发展1．2．1铸造工艺的特点及分类铸造是指将熔炼好的液态金属浇注到与零件的形状和尺寸相适应

2、的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法12J。铸造是一种古老的金属成型方法，在我国具有悠久的历史，现今仍是零件毛坯生产的主要方法【3】。在漫长的工业发展史中，铸造技术也在不断的发生着变革和发展，并成功衍生出了许多新型铸造方式，如熔模铸造，挤压铸造，离心铸造，磁型铸造等，极大的丰富了铸造工艺，满足了人们对各种样式铸件生产的需要。目前，由于用户对铸造中的铸造精度，铸造成本，铸件质量以及生产自动化等方面提出了更高的要求，使得铸造工艺开始朝着高质量、低成本、大型化、精密化、自动化和清洁化的方向发展。铸造主要工艺过程包

3、括：零件准备、金属熔炼、铸型制作、浇注凝固和脱模清理等。铸造用的主要材料是铸钢、铸铁、铸造有色合金(铜、铝、锌、铅等)等。按铸型材料的不同，铸造可分为砂型铸造和特种铸造(包括金属型铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造等)，而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等【4J。在上面两种铸造方法中，砂型铸造是最基本的液态成型方法，所生产的铸件要占铸件总量武汉理T火学硕士学位论文的80％以上。当今，为了提高铸件的质量和生产率，特种铸造的应用也越来越广泛。铸造是制造毛坯、零件的重要方法之

4、一，在机械制造中占有重要的地位。就重量而言，铸件在机械设备中占据着很大的比例，如在一般的机械设备中铸件约占总重的45％--,90％，在机床、内燃机中约占70％--90％，在汽车及农业机械中占40％70％。铸造之所以能获得如此广泛的应用，是因为它与其他制造技术相比，具有以下优越性15J：1)铸造工艺生产的产品种类广泛，包括：汽车、拖拉机零件、各种管道、石油采矿等工程机械、电力设备、航空航天器材、交通运输设备以及军工产品等。2)利用铸造工艺可制造形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如各种箱体、汽缸体、阀体、机床机身和机座等。3)

5、铸造成形的适用范围广。铸造生产批量不受限制，既适用于单件、小批量的生产，也可进行成批、大量生产；铸件的大小不受限制，从几克的钟表零件到重约数百吨的重型机架均可采用铸造工艺进行生产；对于某些塑性比较差的材料，如铸铁等，铸造成形是制造其零件或毛坯的唯一成形工艺。4)铸造所采用的原材料来源广泛，价格低廉，可直接采用废机件，切屑等，采用的设备费用也较低。5)铸件的形状和尺寸与零件比较近似，特别是某些特种铸造工艺可以生产出近净型，甚至净型铸件，减少机加工量，节约了材料，降低了铸造成本。但是，铸造成形的零件，其内部组织的均匀性、致密性一

6、般较差。铸造成形过程比较复杂，影响铸件质量的因素又比较多，所以在生产的过程中铸件容易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼等铸造缺陷，产品质量不够稳定【6j。由于内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形件低。以上缺陷对铸件质量有着严重的影响。另外，在铸造车间中，工人的劳动条件也较差。随着科学和技术的不断发展，新工艺、新技术和新设备日益得到广泛的应用，以上这些缺点正在逐步的得到改善。1．2．2铸造行业的发展趋势面向市场经济，迎接全球化竞争的挑战，为国民经济的发展作贡献，就要十分重视制造业特别是铸造行业的发展。

7、因为：无论是传统材料还是新材料(统武汉理』：人学硕十学位论文称为先进材料)，只有及时通过铸造等成形制造工艺做成高质量工件或零部件，才能服役于国民经济各部门。此外，材料的最终结构、性质及使用性能是通过铸造等成形制造过程获得的，铸造过程的本质就是既要控制铸件的形状，更要控制它的组织和性能。近年来，铸造行业已成为国家工业不可缺少的部分，渗透到了国民生产的各个部门，主要表现在以下方面【7’8l：1．新世纪下交通运输业发展迅速，交通工具中许多重要零部件都需要通过铸造成形的方式得到；2．航空航天、国防、兵器等工业中采用了很多新型材料，它

8、们的成形需要依靠铸造技术；3堵邑源动力等工业中，许多大型装备的生产包含有很多铸造关键技术；4．日用家电，轻工等产业中，铸造成形是一种重要的生产工艺。面对全球信息、技术空前的高速发展，机械制造业尤其是装备制造业现代化水平的高速提升，中国铸造业当清醒认识到自己的历史重任和与发达国家的现实差距，