鑄造數(shù)值模擬技術(shù)及其在典型鑄鋼件中的應(yīng)用.pdf

1、隨著鑄造CAD/CAE實(shí)用化技術(shù)的日趨成熟，以及商業(yè)化鑄造軟件的逐步應(yīng)用，將CAD/CAE技術(shù)應(yīng)用于鑄造工藝的輔助設(shè)計(jì)、鑄件產(chǎn)品的開發(fā)和鑄件質(zhì)量的改進(jìn)中具有非常重要的經(jīng)濟(jì)和學(xué)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(yīng)力場數(shù)學(xué)模型建立的方法，方程的求解過程，以及影響流場、溫度場、應(yīng)力場因素等。 通過綜合利用鑄造工藝的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)解決了生產(chǎn)中幾個(gè)典型鑄件的缺

2、陷問題。利用IronCAD實(shí)體設(shè)計(jì)軟件對(duì)礦山機(jī)械定顎鑄件、水輪機(jī)導(dǎo)葉鑄件和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片鑄件進(jìn)行了三維實(shí)體建模和鑄造工藝的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，運(yùn)用MAGMAsoft鑄造數(shù)值模擬軟件，對(duì)定顎鑄件鋼水充型過程的流場、導(dǎo)葉鑄件凝固過程的溫度場、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片鑄件凝固過程的應(yīng)力場進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。 應(yīng)用鑄造CAD/CAE軟件成功地對(duì)下述過程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化的研究： 1．對(duì)定顎鑄件鋼水充型過程的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)傳

3、統(tǒng)澆注系統(tǒng)和改進(jìn)后的澆注系統(tǒng)分別進(jìn)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(jìn)后的澆注系統(tǒng)不僅使鋼水充型平穩(wěn)，而且實(shí)際生產(chǎn)的鑄件表面和內(nèi)部均沒有氣孔產(chǎn)生。 2．對(duì)導(dǎo)葉鑄件凝固過程的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬，有效的預(yù)測了導(dǎo)葉鑄件容易出現(xiàn)縮孔、縮松的位置，并針對(duì)上述鑄造缺陷建立了順序凝固時(shí)所需要的溫度場，編制出合理的鑄造工藝，使實(shí)際生產(chǎn)出來的導(dǎo)葉鑄件無縮孔、縮松缺陷產(chǎn)生。

4、 3．對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片鑄件進(jìn)行了凝固過程的應(yīng)力場數(shù)值模擬，成功地預(yù)測了凝固過程中應(yīng)力場對(duì)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(dǎo)意見。并根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行了實(shí)際生產(chǎn)，結(jié)果表明，實(shí)際生產(chǎn)的葉片鑄件的變形量完全在預(yù)測結(jié)果范圍內(nèi)。 本文對(duì)定顎鑄件、導(dǎo)葉鑄件和葉片鑄件制造過程的CAD/CAE研究，實(shí)現(xiàn)了用科技指導(dǎo)生產(chǎn)，為今后將CAD/CAE技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到鑄造生產(chǎn)中進(jìn)行了一些有益的探索和嘗試