铸造寻求最佳生产工艺 - 镇江正源冶金材料有限公司-免固精炼剂│脱氧剂

判断能力和人工智能化能力,使得计算机可以对各种工艺过程进行数值模拟.如凝固过程的温度
场数值模拟,充型过程流速场的数值模拟,液固转变过程中的应力场数值模拟和团相转交后的组织
形态及力学性能的数值模拟。

 

通过这些单一和复合过程的数值模拟.可以带来下述益处:

 

(1)铸造产品存在的各种质量问题,诸如拥孔、琉松、夹渣.气孔、裂纹等,绝大多数是在液态
金肩向固态转变过程中产生的.因而进行凝固过程的数值模拟,分析其产生的内在原因,对提高产
品质旦消除上述缺陷起到前所未有的作用。

 
(2)采用数值模拟技术可U在生产之前对其过程质量预测,利用各种计算数据判定铸造缺陷
是否发生*并可U针对不同的工艺方案进行质量对比庆现计算机质置预测和工艺优化。

 
(3)用计算机进行铸造产品质量项测时,月是在计算机上进行,这种计算机模拟试生产并没
有真正的生产试验,因而可以节省大量的人力、物力、财力。尤其在新产品试制时.对大型件,要求生
产工艺一次可篇性确保100%,而对大批量机械造型线生产铸件要求烧冒口尺寸精确而X熊节
省》应用计算机数值模拟方法可比常规经验法既方便快速x能取得显著的经济效益。

 
(4)在悠久的历史发展长河中,铸造工艺设计一直建立在生产经验基础上,通过试验、比较的
方法寻求较佳的生产工艺。到了20世纪上半叶,也产生了一些通用简明的计算方法进行挠冒口设
计.如内节团法.Chvonnov的平方根定理,wlo•4awar的模数法。虽然这些方法至今在铸造生产
中仍起着重要的作用,但由于不能对每一个具体的工况进行复杂的、带有大量热交换的传热计算.
而这种计算必须涉及传热学、流体力学、靛目力学、凝固理论、计算数学、计算机语言等知识,因而
不能进行更科学的工艺设计。采用计算机数值模拟可U使铸造工艺设计从经验走向科学预测。

 
正是出于计算机应用荷很多优点,从20世纪60年代到目前,工业发达国家美国、英国、德国、
日本、法国等的优秀冶金铸造研究人员都开展了计算机在铸造方而的研究工作,撤起了一次次高
潮。我国从20世纪70年代未开始开展计算机数值模拟研究,二十多年的研究一直与铸造生产实
际密切结合,形成了我国研究的特色。
u 78年沈阳铸造研究所结合葛州钡电站所得的I 2.5万kw铀流式水轮发电机关键铸件卡
普兰式不锈钢叶片的生产,开展了”铸件凝固过程热场电子计算机模拟研究”,大连理工大学结合大
型船用铜螺旋桨开展了:“凝固过程数值模拟研究”,此后,西北工业大学、哈尔滨工业大学、西安
交通大学、沈阳工业大学、哈尔滨科技大学、清华大学、内蒙古工学院、合肥工业大学、北京科技大
学、郑州机械研究所、二重集团公司大型铸锻件研究所、鞍钢钢铁研究所等,也进行了一系列数值模
拟技术的基础性研究。

 

主要有:

(1)镑件凝固过程温度场数值模拟及其基本人法的研究,包括应用有限差法,有限元法,边界
元法。有限差法中还包括显式法、隐式法、交替隐式法.D F.F格式和s。1yd格式进行温度值计
算*以及各种不同的边界条件处理和潜热处理。

 
(2)镕钢件凝固过程缩孔、疏松计算判据的研究。包括温度梯废场、固相率场、凝固时间场的
计算等,4根据这些计算提出一系列判据,判定凝固终了时,铸件是否出瑰缩孔、疏松缺陷.在什么
部位、什么时间出现缩孔、硫松缺馅。

 
(3)大型铸钢件热应力和残余应力场数值模拟研究。包括铸件疑团过程中热应力场的计算和
冷却过程中残余应力场的计算,热裂纹敏感区和热裂纹的预测等。

 
(4)大型铸钢件热缩变场数值模拟研究。主要包括温度探度、准固相区停留时间、收缩变形梯
度等项计算来预测热裂纹敏感区,进而采取工艺措施来消除热裂纹。

 
(5)沈阳铸造研究所、清华大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学对带有自由表面的充型过程
流速场、温度场数值模拟进行了研究.运用质量方程、动置方程和能量方程确定充型过程守各个微
元体的流速、温度,金属液体流动、自由表面位置,进而确定最终充满位置,这些模拟结果对砂型铸
造、特别是对压力铸造减少或杜绝冷隔、浇不到、巷气、夹渣有指导意义,对压镕型设计、提高棋具
寿命.2现均匀升温和降温有决定性意义。

 
(6)在较多单位参与上述研究并进行到一定的深度U后质华大学和哈尔滨工业大学还分别
针对大型锻件用的大钢锭的逆偏析和ANiu台金的成分不均进行了化学成分偏析场的数值模拟
研究。

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