利用模擬技術優(yōu)化產品鑄造工藝

鑄造企業(yè)迫切需要鑄造模擬技術來減少或取消過多的工藝試驗，有效地保證工藝的可靠性，最大可能地優(yōu)化工藝，提升產品質量。

中國重汽集團濟南鑄鍛中心鑄造技術室主任 郭 毅

進入21世紀以來，利用鑄造模擬技術已經成為鑄造企業(yè)提升市場競爭力、發(fā)展壯大的重要手段之一。傳統(tǒng)的鑄造工藝設計方法一般都是借鑒以往類似產品的生產經驗，但是在生產新產品或復雜產品時，只能通過反復的工藝試驗來確定，存在較大的失誤風險，同時嚴重影響產品的生產進度。因此，各鑄造企業(yè)迫切需要鑄造模擬技術來減少或取消過多的工藝試驗，有效地保證工藝的可靠性，最大可能地優(yōu)化工藝，提升產品質量。

下面以應用案例來說明模擬技術在工藝優(yōu)化中的重要作用，以期業(yè)界同行參考。

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

原鑄造工藝方案為一箱一件，采用濕型砂造型，一個鑄件用兩個冒口進行補縮，鑄件工藝出品率為59.6%。

通過模擬軟件對原鑄造工藝方案進行凝固模擬，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補縮通道已完全斷開，冒口的補縮效果明顯變差，且為實現鑄件補縮采用兩個冒口，極大地降低了工藝出品率。

新工藝方案采用扁薄的內澆道代替一個冒口的工藝方案，通過扁薄內澆道引入金屬液，使內澆道盡早凝固，促使鑄件內部盡快建立壓力實現補縮。

利用模擬軟件對新工藝方案進行鑄造過程的模擬驗證，通過凝固過程模擬，內澆道及時與鑄件斷開，利用全部或部分共晶膨脹量在鑄件內部建立壓力，實現補縮，使鑄件的工藝出品率提高了7%。

實踐證明，采用CASTSOFT模擬軟件進行工藝方案模擬，既直觀又有效，有利于產品的新工藝開發(fā)及優(yōu)化；CASTSOFT模擬軟件可有效預測出工藝設計中存在的問題，并能通過凝固過程、溫度場分布、澆注過程等預測鑄件可能存在的鑄造缺陷，來改進及優(yōu)化工藝，可極大地節(jié)省工藝設計時間，且能精確地采取相應的改進措施，保證工藝可靠。

相信鑄造凝固模擬仿真技術在鑄造行業(yè)中將得到進一步的發(fā)展，為鑄造技術人員提供更加精確、符合實際的幫助，給企業(yè)帶來更多的效益。