利用模拟技术优化产品铸造工艺

铸造企业迫切需要铸造模拟技术来减少或取消过多的工艺试验，有效地保证工艺的可靠性，最大可能地优化工艺，提升产品质量。

中国重汽集团济南铸锻中心铸造技术室主任 郭 毅

进入21世纪以来，利用铸造模拟技术已经成为铸造企业提升市场竞争力、发展壮大的重要手段之一。传统的铸造工艺设计方法一般都是借鉴以往类似产品的生产经验，但是在生产新产品或复杂产品时，只能通过反复的工艺试验来确定，存在较大的失误风险，同时严重影响产品的生产进度。因此，各铸造企业迫切需要铸造模拟技术来减少或取消过多的工艺试验，有效地保证工艺的可靠性，最大可能地优化工艺，提升产品质量。

下面以应用案例来说明模拟技术在工艺优化中的重要作用，以期业界同行参考。

我公司生产的支架属于薄壁球墨铸铁件，因铸件壁厚较薄，为防止产生铸件冷隔、浇不足的缺陷，铸件起始浇注温度一般取1395℃，但是由于产品存在部分厚大结构，在铸件厚大部位易产生缩孔、缩松的铸造缺陷。且支架为受力件，此处缺陷会影响铸件的强度，给整车带来质量隐患。

原铸造工艺方案为一箱一件，采用湿型砂造型，一个铸件用两个冒口进行补缩，铸件工艺出品率为59.6%。

通过模拟软件对原铸造工艺方案进行凝固模拟，可以看到，铸件厚大位置处热节较大，冒口在铸件尚未完全凝固时补缩通道已完全断开，冒口的补缩效果明显变差，且为实现铸件补缩采用两个冒口，极大地降低了工艺出品率。

新工艺方案采用扁薄的内浇道代替一个冒口的工艺方案，通过扁薄内浇道引入金属液，使内浇道尽早凝固，促使铸件内部尽快建立压力实现补缩。

利用模拟软件对新工艺方案进行铸造过程的模拟验证，通过凝固过程模拟，内浇道及时与铸件断开，利用全部或部分共晶膨胀量在铸件内部建立压力，实现补缩，使铸件的工艺出品率提高了7%。

实践证明，采用CASTSOFT模拟软件进行工艺方案模拟，既直观又有效，有利于产品的新工艺开发及优化；CASTSOFT模拟软件可有效预测出工艺设计中存在的问题，并能通过凝固过程、温度场分布、浇注过程等预测铸件可能存在的铸造缺陷，来改进及优化工艺，可极大地节省工艺设计时间，且能精确地采取相应的改进措施，保证工艺可靠。

相信铸造凝固模拟仿真技术在铸造行业中将得到进一步的发展，为铸造技术人员提供更加精确、符合实际的帮助，给企业带来更多的效益。