CAE模拟已延伸到集成的整体解决方案

目前，无论从广度上讲，还是从深度上讲，铸造计算机模拟仿真技术以前所未有的速度融入铸造生产的各个方面。

华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室教授/博士生导师 周建新

铸造过程数值模拟技术（CAE）经过了几十年的发展历程，从简单的二维模拟到复杂的三维仿真模拟；从单一的考虑到温度场、流动场或应力场计算发展到同时考虑多场耦合计算；从宏观尺度深入到多尺度的模拟分析，并预测出铸件微观的组织与性能；从普通的重力铸造拓展到熔模、离心、低压、压铸等特种铸造；从定性的模拟分析逐步扩展到定量化的预测；从提供单一的CAE模拟分析结果延伸到提供CAD/CAE、信息化、数字化集成的整体解决方案，在不同的企业、不同的铸件生产中得到成功的应用。

目前，凝固、充型、流动与传热耦合技术已经广泛地应用到各种铸造合金及铸造方式，如砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、压铸、低压/差压铸造、离心铸造、倾转铸造，覆盖了几乎常见的各种铸造合金。可以定量/半定量地预测缩孔、缩松、卷气、夹杂、浇不足及冷隔等铸造缺陷。由于铸造过程影响因素众多，为了使模拟仿真结果更加准确地描述铸造过程，目前学术界与铸造CAE软件开发人员围绕着与铸造过程相关领域进行研究，包括应力/应变场模拟、组织性能模拟，以及其他方面的模拟，如气化模模样生成过程模拟、射芯过程模拟、铸造偏析模拟、铸造熔炼过程模拟，以及铸件热处理模拟等。

对于企业来说，引进了一个合适的铸造CAE系统仅是开始，如何应用好铸造工艺仿真技术是涉及到多个环节的综合性问题，应从以下几个方面把握。

科学、合理地认识CAE技术 国内外的众多企业的实践证明，合理地选择铸造CAE系统，科学地使用CAE系统一定会带来应有的效益。

合适的使用人员 铸造CAE仿真分析需要三维造型、计算分析、结果评判、多方案比较。使用者应具有较为丰富的工艺经验、三维造型能力和计算机操作能力。

严格的生产管理制度 铸造工艺优化技术的每一个优化方案都是在特定的工艺条件下诞生的，优化后工艺方案的实施应有制度保证。

与其他技术的结合 铸造CAE技术与工业CT（ICT）、3D打印等技术结合起来，效益会更加突出。

目前，铸造计算机模拟仿真技术以前所未有的速度融入铸造生产的各个方面，从广度上讲，从单一的铸造模拟仿真技术扩展到铸造工艺设计、管理集成化与一体化技术的研究；从深度上讲，继续探索并完善铸造各过程的数学模型、数值算法、材料物性参数等，实现高精度的缺陷定量化预测和工艺优化，做到工艺优化和优化的智能化与一体化。这些技术包括：高精度的缺陷定量化预测技术、热物性参数及反求技术、智能化铸造工艺设计与优化技术，以及铸造全过程模拟仿真及与铸造数字化管理技术的融合等。