3-47  基于华铸CAE系统的铅铸件低压铸造工艺应用研究

李  斌  刘建辉

一铅铸件采用“外层块状成形冷铁配内侧整体成形冷铁”的工艺，在确定工艺参数时，如果设计的浇注充型压力、充型速度不适当，金属液就易出现紊流，导致卷入气体而形成气孔、渣孔等铸造缺陷。因此，在进行实际浇注试验前，运用华铸CAE/InteCAST铸造模拟系统对设计的浇注工艺进行了充型及凝固过程的数值模拟，分析充型及凝固过程中流动场、温度场的变化情况，以确定适合的工艺参数值。

根据理论公式确定铅铸件低压铸造的各项工艺参数范围，包括浇注温度、铸型温度、充型压力、各阶段的加压速度以及结晶压力时间等。测定铅合金的热导率、比热、固相率、潜热、液相线温度、固相线温度、粘度、线收缩率、体收缩率等物理性能参数。对理论设计的铅铸件浇注工艺模拟分析，模拟分析过程包括前置处理、分析计算和后置处理3大部分。前置处理包括STL装配、材质设置、网格剖分等。采用Pro/Engineering软件设计了类似金属模的铸型，通过*.stl数据格式传输模型，再进行STL装配来检查传输过来模型的正确性，保证能够进行良好的网格划分。网格划分时保证型腔最薄的地方最少有两层单元，以保证计算的准确性。分析计算过程包括计算类型的选择、工艺初始条件加载、材质热物性参数选择、界面条件设定和解算等步骤。本模拟分析选择热、流耦合计算分析流动场，然后加载温度场计算凝固过程中的温度变化。根据理论设计工艺参数模拟分析的结果，结合多年从事铅合金铸造生产的经验优化出较佳的工艺参数，进行了铅铸件的低压浇注试验。浇注了小批量的铅层试验件，铸件毛坯表面宏观检查无铸造缺陷。铸件各项铸态性能指标满足铅合金铸件规范(见ZWB3430-97)的标准要求。铸件内部质量经机械加工及透视分析均满足设计技术条件与使用要求，试验效果较为理想，实现了预期的目的。

运用华铸CAE/InteCAST铸造模拟系统对铅铸件低压铸造的充型及凝固过程进行数值模拟，有效地预测了不同工艺参数对铸件可能产生的影响，根据优化出的工艺参数取得了较好的实际应用效果。说明应用华铸CAE/InteCAST铸造模拟系统，可以减少铸造的试验次数，缩短试验周期，降低研制生产的费用，有效地提高铸造工艺的正确性。