铸造工艺模拟技术在铝合金铸件工艺设计及优化中的应用

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1、铸造工艺模拟技术在铝合金铸件工艺设计及优化中的应用新东北电气（沈阳）高压开关冇限公司（110025）冯艳云单爱峰齐齐哈尔北方机器冇限责任公司冶金技术小心（161000）黑玉龙，林俭，李娟北京北方恒利科技发展有限公司（100089）宋彬摘要：利用北京北方恒利科技发展有限公司开发的铸造模拟软件CAStsoft/CAE对铝合金铸件的凝同过程和充型过程进行模拟。通过对凝同过程的温度场和铸造缺陷的分析，依据分析结果对工艺进行改进,最后设计出介理的铸造工艺。铸造过程计算机模拟可以减少或収消新产品的工艺实验，能够冇效地避免可能出现的铸造缺陷，保证工艺的可靠性，缩短新产品的试制周

2、期。关键词：铸造模拟凝固过程温度场铝合金前罩铸件中图分类号：文献标识码：A传统的铸造工艺设计方法往往依赖于直觉经验，在铸件结构较为简单和铸造类似铸件时，经验可能起到一定的作用；在浇铸大型、复杂铸件H无相关经验时，只能通过反复工艺实验来确定工艺；当工艺存在重大失误时，可能使得工艺方案被彻底推翻。通过工艺反复实验來确定工艺的方法，可能导致先前制作的模具报废，対于大型铸件來说模具费用会相当高,这会造成重人经济损失，同时严重影响新产品的试制，延长新产品的试制周期。近年来铸造过程计算机模拟技术得到E速发展，使得通过铸造模拟来确定铸造工艺成为可能，铸造过程计算机模拟可以减少或

3、取消新产品的工艺实验，能够有效地避免可能出现的铸造缺陷，保证工艺的可靠性，缩短新产品的试制周期。本次分析采用的软件是北京北方恒利科技发展冇限公司的CASTSOFT/CAE软件。通过模拟分析发现工艺存在的问题，采取工艺改进措施后再次进行模拟，直到铸造工艺趋向合理。1.铸造工艺方案设计1.1铸造工艺方法的选择：由于前罩（材料：ALSilOMg）属于屮人型薄壁铝合金铸件，结构虽然比较简单，但厚薄不均，热节位置较多，铸件最薄的地方为4mm,最厚大的地方为80X110X120,外轮廓尺寸为618X346X618,此零件表而质虽和内部质量要求比较高。用砂型重力铸造难以保证顺利

4、充满和厚大部位不产生疏松，特别是法兰处的质量，同时可能形成气孔和渣孔，表面质量较差，难以通过压力测试和质量要求：考虑前罩质量、批量的要求和低压铸造工艺具冇金属液充型平稳、铸件在压力下结品，牛产的铸件缩松、气孔、夹杂少的优点，结合我厂铸造现场生产能力，最后选用金屈型低压铸造的工艺方案。模具选用：QT60-2,型芯选用：45#钢,模具温度：300°C,型芯温度：300°C,浇注温度：720°Co1.2浇注系统位置的选择：前罩（材料：ALSilOMg）前罩法兰较小一端径向和法向都比较厚和方使开模,且整体组织要求高，不允许有缩松、气孔等铸造缺陷，为了使得铸件实现顺序凝固且

5、保证法兰处的力学性能，在法兰较小一端开设入流内浇口和横浇口，在法兰处共开设6道内浇口，保证快速入浇不冷隔和充型平稳，通过厚大内浇口在压力下对其进行补缩。2.三维建模2.1铸件的三维建模：采用Pro-E软件对铸件进行三维建模，并在铸件的基础上加浇注系统，保温棉，模具，型芯，且保温棉，模具，型芯为装配体。1.2保温棉、模具、型芯的三维建模：山于在工艺模拟时，保温棉、模具、型芯属于工艺装配体部件且各部件材料及属性都不—样，三维建模保证建模工艺部件与实际生产工艺部件的位管、人小一致，要求保温棉、模具、型芯与铸件间面贴合。由于铸件的一些地方是不规则的曲面所以保温棉、模具、型

6、芯的形状也为不规则曲面形状即为随形保温棉、模具、型芯，同时rh于保温棉、模具、型芯不连续相互间孤立、分散，所以在建模时也应分散分布，相互间不相连，而在工艺模拟时要求同种材料工艺部件组合成一个整体，生成一个STL文件。加浇注系统铸件三维模型如图1所视；加浇注系统、保温棉、模具、型芯的工艺三维模型如图2所视：V图1加浇注系统铸件三维模型图2加浇注系统、芯子、保温模的铸件三维模型1.工艺模拟及工艺优化的工作流程图（图3）PRO-E等三维设计软件铸造工艺CASTsoftCAD接口软件进行实际生产有限差分软件7riangle3D有限差分软件7han^e3D宪橐统计算图3铸件

7、浇注工艺设计优化流程图1.1前处理:木次模拟时，铸件、铸型及冷铁网格剖分的网格尺寸为4mmX4mmX4mm,共剖分网格3,427,710个。1.2铸造模型构建及模拟计算：按T艺要求添加低压铸造相应的T艺参数。参数设置如下：①铸件材料为ALSilOMg②模具材料为QT60-2。③型芯的材料为45#钢。④浇注温度为720°Co⑤低压工艺曲线按表所示执行。时间(S)压力(MPa)速度(MPa/S)升液220.02860.0013充型50.0380.0018增压20.0550.0085保压60.055卸压11003.3铸造工艺结果显示及工艺合理评定:通过凝固过程、温度场及

8、缩孔、缩松