鑄造數(shù)值模擬技術(shù)及其在典型鑄鋼件中的應用.pdf

1、隨著鑄造CAD/CAE實用化技術(shù)的日趨成熟，以及商業(yè)化鑄造軟件的逐步應用，將CAD/CAE技術(shù)應用于鑄造工藝的輔助設計、鑄件產(chǎn)品的開發(fā)和鑄件質(zhì)量的改進中具有非常重要的經(jīng)濟和學術(shù)意義。 本文分析了鑄造CAE數(shù)值模擬技術(shù)及其發(fā)展，研究了鑄造模擬過程中流場、溫度場、應力場數(shù)學模型建立的方法，方程的求解過程，以及影響流場、溫度場、應力場因素等。 通過綜合利用鑄造工藝的計算機輔助設計、計算機數(shù)值模擬技術(shù)解決了生產(chǎn)中幾個典型鑄件的缺

2、陷問題。利用IronCAD實體設計軟件對礦山機械定顎鑄件、水輪機導葉鑄件和水輪機轉(zhuǎn)輪葉片鑄件進行了三維實體建模和鑄造工藝的計算機輔助設計，運用MAGMAsoft鑄造數(shù)值模擬軟件，對定顎鑄件鋼水充型過程的流場、導葉鑄件凝固過程的溫度場、水輪機轉(zhuǎn)輪葉片鑄件凝固過程的應力場進行了數(shù)值模擬分析。 應用鑄造CAD/CAE軟件成功地對下述過程進行了計算機數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化的研究： 1．對定顎鑄件鋼水充型過程的流場進行了數(shù)值模擬，對傳

3、統(tǒng)澆注系統(tǒng)和改進后的澆注系統(tǒng)分別進行了模擬分析，結(jié)果表明傳統(tǒng)澆注系統(tǒng)澆注過程中容易使鋼水發(fā)生紊流狀充型，使鑄件表面和內(nèi)部產(chǎn)生大量的氣孔。而改進后的澆注系統(tǒng)不僅使鋼水充型平穩(wěn)，而且實際生產(chǎn)的鑄件表面和內(nèi)部均沒有氣孔產(chǎn)生。 2．對導葉鑄件凝固過程的溫度場進行了數(shù)值模擬，有效的預測了導葉鑄件容易出現(xiàn)縮孔、縮松的位置，并針對上述鑄造缺陷建立了順序凝固時所需要的溫度場，編制出合理的鑄造工藝，使實際生產(chǎn)出來的導葉鑄件無縮孔、縮松缺陷產(chǎn)生。

4、 3．對水輪機轉(zhuǎn)輪葉片鑄件進行了凝固過程的應力場數(shù)值模擬，成功地預測了凝固過程中應力場對葉片鑄件變形量的影響，為葉片鑄件生產(chǎn)過程中反變形量的施加提供了指導意見。并根據(jù)模擬結(jié)果進行了實際生產(chǎn)，結(jié)果表明，實際生產(chǎn)的葉片鑄件的變形量完全在預測結(jié)果范圍內(nèi)。 本文對定顎鑄件、導葉鑄件和葉片鑄件制造過程的CAD/CAE研究，實現(xiàn)了用科技指導生產(chǎn)，為今后將CAD/CAE技術(shù)進一步應用到鑄造生產(chǎn)中進行了一些有益的探索和嘗試