利用模擬技術(shù)優(yōu)化產(chǎn)品鑄造工藝

鑄造企業(yè)迫切需要鑄造模擬技術(shù)來(lái)減少或取消過(guò)多的工藝試驗(yàn)，有效地保證工藝的可靠性，最大可能地優(yōu)化工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南鑄鍛中心鑄造技術(shù)室主任 郭 毅

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，利用鑄造模擬技術(shù)已經(jīng)成為鑄造企業(yè)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、發(fā)展壯大的重要手段之一。傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計(jì)方法一般都是借鑒以往類似產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，但是在生產(chǎn)新產(chǎn)品或復(fù)雜產(chǎn)品時(shí)，只能通過(guò)反復(fù)的工藝試驗(yàn)來(lái)確定，存在較大的失誤風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度。因此，各鑄造企業(yè)迫切需要鑄造模擬技術(shù)來(lái)減少或取消過(guò)多的工藝試驗(yàn)，有效地保證工藝的可靠性，最大可能地優(yōu)化工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

下面以應(yīng)用案例來(lái)說(shuō)明模擬技術(shù)在工藝優(yōu)化中的重要作用，以期業(yè)界同行參考。

我公司生產(chǎn)的支架屬于薄壁球墨鑄鐵件，因鑄件壁厚較薄，為防止產(chǎn)生鑄件冷隔、澆不足的缺陷，鑄件起始澆注溫度一般取1395℃，但是由于產(chǎn)品存在部分厚大結(jié)構(gòu)，在鑄件厚大部位易產(chǎn)生縮孔、縮松的鑄造缺陷。且支架為受力件，此處缺陷會(huì)影響鑄件的強(qiáng)度，給整車帶來(lái)質(zhì)量隱患。

原鑄造工藝方案為一箱一件，采用濕型砂造型，一個(gè)鑄件用兩個(gè)冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，鑄件工藝出品率為59.6%。

通過(guò)模擬軟件對(duì)原鑄造工藝方案進(jìn)行凝固模擬，可以看到，鑄件厚大位置處熱節(jié)較大，冒口在鑄件尚未完全凝固時(shí)補(bǔ)縮通道已完全斷開(kāi)，冒口的補(bǔ)縮效果明顯變差，且為實(shí)現(xiàn)鑄件補(bǔ)縮采用兩個(gè)冒口，極大地降低了工藝出品率。

新工藝方案采用扁薄的內(nèi)澆道代替一個(gè)冒口的工藝方案，通過(guò)扁薄內(nèi)澆道引入金屬液，使內(nèi)澆道盡早凝固，促使鑄件內(nèi)部盡快建立壓力實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮。

利用模擬軟件對(duì)新工藝方案進(jìn)行鑄造過(guò)程的模擬驗(yàn)證，通過(guò)凝固過(guò)程模擬，內(nèi)澆道及時(shí)與鑄件斷開(kāi)，利用全部或部分共晶膨脹量在鑄件內(nèi)部建立壓力，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮，使鑄件的工藝出品率提高了7%。

實(shí)踐證明，采用CASTSOFT模擬軟件進(jìn)行工藝方案模擬，既直觀又有效，有利于產(chǎn)品的新工藝開(kāi)發(fā)及優(yōu)化；CASTSOFT模擬軟件可有效預(yù)測(cè)出工藝設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并能通過(guò)凝固過(guò)程、溫度場(chǎng)分布、澆注過(guò)程等預(yù)測(cè)鑄件可能存在的鑄造缺陷，來(lái)改進(jìn)及優(yōu)化工藝，可極大地節(jié)省工藝設(shè)計(jì)時(shí)間，且能精確地采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，保證工藝可靠。

相信鑄造凝固模擬仿真技術(shù)在鑄造行業(yè)中將得到進(jìn)一步的發(fā)展，為鑄造技術(shù)人員提供更加精確、符合實(shí)際的幫助，給企業(yè)帶來(lái)更多的效益。