CAE技术在盘体铸造工艺优化过程中的应用.pdf

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1、《大型铸锻件》No．1HEAVYCAsTINGANDFORGINGJanuary2010CAE技术在盘体铸造工艺优化过程中的应用汪火良丁恒敏罗文王永振武智猛(昆明理工大学，云南650093)摘要：以某厂的盘体铸件为研究对象，利用仿真软件ProCAST对其充型过程和凝固过程进行数值模拟，并预测缩孔和缩松的存在情况。根据数值模拟的结果对盘体铸件工艺方案进行相应的改进，显著降低了缩孔和缩松缺陷。并提高了产品质量。关键词：盘体；缩孔缩松；数值模拟；ProCAST中图分类号：0242．1文献标识码：B’ApplicationofCAETechnologyinDiskBodyCasti

2、ngProcessOptimizationWangHuoliang，DingHengndn，LuoWen，WangYongzhen，WuZhimengAbstract：Thedisk13odycastingproducedbyacertainfactoryhasbeeninvestigatedasanobjectofstudy．Pro。CASTwasintroducedtosimulatethef'dlingandsolidificationprocessofthediskbodycasting，andthentheshrinkagecavityandshrinkagepo

3、rositydefectswereforecasted．Onthebasisofthesimulation．thecaStingtechnologywasim—proved．Thedefectssuchasshrinkagecavityandshrinkageporosityinthecastingwerereducedobviouslyandthequal—ityoftheproductWasimproved．Keywords：diskbody；shrinkageporosity；numericalstimulation；ProCAST盘体主要用于水泥等粉体的碾磨，其上下

4、平艺方案进行了相应的改进，直到模拟结果符合工面及内腔均需承受高压．因此要求该铸件组织致艺要求。其流程如图1所示。密，尽量减少缩孔、缩松、气孔、夹渣等铸造缺陷。1数值模拟前处理在实现铸件质量控制方面．缩松和缩孔又是最为重要的内容[I】。然而对于盘体这类复杂的铸件，1．1物理模型的建立传统的工艺制定模式主要还是依靠工程技术人员盘体铸件属于大型回转体铸件，某厂生产的的经验。通过反复修改铸件的结构和铸造工艺方盘体铸件最大直径为4152mm，高度为l902案以满足最终的质量要求。这种传统的“经验+mill，最小壁厚为60mm。铸件重49t，材质为实验”工艺方法，使铸件研制周期长、成本

5、高，已ZG35Mn，属于低合金钢。不能适应现代工业发展的要求J。随着铸造理盘体铸件的结构如图2所示。论和计算机技术的发展。利用计算机对铸件缺陷1．2网格划分的位置及其程度进行预测已经成为了铸造行业的将经过几何修整后的物理模型导人Mesh．前沿课题。利用CAE技术对铸造过程中流场、温CAST。在几何检查无误后进行网格的剖分。剖分度场以及应力场进行模拟．可得到不同时刻金属网格时。应首先采用三角形网格对三维实体的表流态、温度分布以及应力分布等重要的物理参数．面进行剖分，要求面网格剖分完成后不存在坏单并以此预测缩孔、缩松等缺陷的产生，实现铸造工元和交叉网格。在面网格剖分完成的基础上

6、对三艺的优化设计。在此背景下，本文以商用铸造模维实体进行体网格的剖分．选用默认的四面体剖拟软件ProCAST为工具。对某厂盘体铸件的充型分方案，要求体网格剖分完成后不存在坏单元和和凝固过程进行了数值模拟，并预测其可能存在负的雅各比单元]。为了在提高计算精度的同的缩孔和缩松缺陷。针对上述缺陷，对该厂的工时能够节约计算时间．在铸件和浇注系统处采用相对较密的网格。而砂箱处的网格则较为稀疏．如收稿Et期：2Oo9—O9一l1作者简介：汪火良(1983～)，男，硕士，主要从事铸造模拟与仿真图3所示研究。I．3初始条件1No．1《大型铸锻件》January2010HEAVYCAST【G

7、ANDF0RGINeZG35Mn合金液的初始浇注温度定为1550oC，铸型的初始温度为25q(=。1．4边界条件铸件材料为ZG35Mn．铸型选用普通的石英砂，物理参数如表1所示，其中铸件和砂型的材料密度、比热和热导率都是随温度变化的]。铸件图lProCAsT的应用流程Figure1ProCASTapplyingflowdiagram与铸型的界面换热系数为500W／(m·K)．铸件整体与环境的热交换形式采用ProCAST预定义～的空冷。采用重力填充的方式进行充型，浇注速、lf，卜—T『—度为2m／s。、／＼：＼＼2模