铸造工艺论文范文第1篇

1.1缸体铸件技术要求

S10缸体铸件材质为HT250，毛坯重约42kg，重量偏差按照GB/T11351—1989的MT8执行。缸体一般壁厚4+0.8-0.5mm，铸件尺寸公差按GB/T6414—1999的CT8，毛坯缸孔壁厚差要求加工余量要求：2.5mm±0.5mm。可见，缸体基本属于薄壁轻量化设计，且尺寸精度要求较高。铸造工艺设计时应主要考虑立浇工艺，并考虑冷芯为主，以保证其要求的精度。

1.2水套结构分析与措施

水套芯结构特点：①水套芯总高97.5mm，一般厚度5～8mm；②水套芯左端下部有特殊的异形结构。水套芯可能出现异形处变形、断芯，从而影响该处壁厚和尺寸；另外，该异形处存在清砂难度。因此，水套芯应采用强度较高的热芯；水套芯异形处应采用特殊涂料和工艺，以保证该处不发生粘砂和易于出砂。同时，选择底注立浇工艺方案，铁液平稳上升、平稳充型，对整个水套芯的冲击相对于卧浇工艺方案要小很多。

1.3油道结构分析与措施

S10缸体外形单侧有2根油道芯，两侧基本对称，共有4根油道芯。特点是：①油道芯细长，长度266mm，贯穿缸体上下面；②截面单薄，弯曲程度大，在浇注过程中易变形或断裂。因此，油道芯应采用较高强度的热芯；同时为防止和减少热变形，应选用高强度低膨胀的芳东覆膜砂。此外，选择底注立浇工艺方案对细长油道芯受铁液冲击相对于卧浇工艺方案要好很多。

2S10缸体铸造工艺设计

2.1立浇工艺方案选择

依据对S10缸体水套芯和油道芯结构分析，依据对立浇工艺和卧浇工艺在充型时水套芯与油道芯的受力分析，决定选用：缸孔朝上，底注立浇工艺方案。S10缸体铸件工艺如图9；砂芯构成如表4；水套芯和油道芯用芳东覆膜砂，见表5。水套芯异形处实施3层涂料：先刷一层锆英涂料，表干后水套芯整体浸涂水基石墨涂料，最后在异形处再刷锆英涂料。

3试制结果

采用前述工艺措施，按调整后的浇注系统，对热节的3个工艺方案均进行了调试。此外，经铸件解剖表明：水腔清洁，水套异形处光滑无粘砂；水套芯和缸筒芯形成的缸孔壁厚均匀，经检测缸孔壁厚差Δδ≤1.0mm；油道芯未发生断裂和漂浮，油道壁厚正常。对于热节处采用的3个方案，经外观检查和解剖，均未见缩孔和缩松缺陷。铸件经多次加工和加工后解剖表明：尺寸合格，壁厚正常。对热节处的3个工艺方案，为稳定和确保热节处无收缩缺陷，今后可优先选用无冒口的方案1，其次是另2个方案。

4结论

（1）S10缸体水套芯单薄，有异形结构；油道芯贯穿缸体上下平面，细长而弯曲。采用底注立浇工艺，铁液平稳上升，对水套芯和油道芯的冲击小。有利于防止水套芯受冲击变形，保证缸孔壁厚均匀；也有利于防止油道芯漂芯和断芯，保证油道壁厚正常。

（2）水套芯和油道芯设计为热芯，并选用含较大比例宝珠砂的高强度低膨胀的芳东覆膜砂，有利于防止在高温铁液作用下因膨胀而发生的变形，有益于保证缸孔壁厚均匀和油道壁厚正常。水套芯异形结构处实施3层涂料，使不易清理的该处光滑洁净无粘砂。

（3）铸件热节分析计算表明，需要强补缩。按冷铁覆盖面积≥热节散热面积的16.7％的原则，设计的3个工艺方案，试制结果均无收缩缺陷。

铸造工艺论文范文第2篇

关键词：

铸件缺陷；计算机模拟；Expert软件；UG系统；预测；优化

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）04-0184-03

1 前言

随着现代高科技的迅猛发展，企业科技更新已成为不可逆转的发展趋势，计算机模拟技术是一项先进技术，涉及数学、流体力学、材料科学、计算机科学、计算机图形学……，需要综合多学科知识；其理论性很强、应用性很广，它随着指导理论的发展而发展，必将在装备制造领域中发挥出重要的作用。

2 Expert模拟分析系统

铸造，是一门理论性和工艺性都极强的学科，而且其生产过程很封闭，人们经常称之为“黑箱子”工程，因此在生产中对铸件质量的控制是十分困难的。在过去，铸件的浇冒口工艺设计与工艺参数的制定，必须要有足够经验的技术人员方能完成。尽管看上去设计很合理，但在实践过程中还是会出现预想不到的缺陷，而且出现缺陷时往往找不到关键原因之所在，须经过多次反复实践与调整才能最终形成合理的铸造工艺方案。

工厂生产的铸件是千差万别的，几何尺寸变化万千，每个铸件都这样反复多次试验，势必造成巨大浪费。例如补缩冒口计算大了，虽然可以避免缩松缺陷所造成的废品，但工艺出品率会大大下降，造成了原材料的过大损耗；冒口计算小了补缩不够，则造成整个铸件出现缩孔缩松缺陷，严重的导致报废，只好再次生产时，加以改进。即使冒口大小设计合理了，如果冒口在铸件上的摆放位置不当，没有足够的补缩通道，同样还会导致补缩不足，造成铸件缺陷……，这样不仅浪费原材料而且实现起来时间比较长，既影响交货期，又增加成本，因而造成不必要的损失。

怎样才能解决这种被动的局面呢？经过反复琢磨思考，参阅了诸多现代铸造杂志与文献，决定采用计算机模拟技术，即计算机模拟动态充型、动态凝固过程新工艺。经过实践证明，运用这项新技术，可完全避免上述的问题。

Expert分析系统，即首先使用UG做出铸件的三维实体模型，输出stl文件，然后用Expert软件接收stl文件，对铸件模型进行“前处理”即网格划分，计算机将铸件分成无限多个立方格，立方格越小计算越精确（但格太小则计算速度过慢，要视计算机配置合理选择）。然后对铸件模型进行充型解算：计算机按给定充型速度自动将每个网格充入钢液，直到每个小格都充满为止，计算结果保存为mih文件。之后在解算器中输入铸件材质、造型材料、浇注温度、铸型温度、热阻等相关技术参数进行凝固解算，保存为in文件。计算结果生成图形为流动、温度、液相分布构造二维、三维图、色标图，速度、温度梯形构成矢量分布图，可以任选的多个部位构造多点温度曲线图。之后，便可以在后处理中进行铸件动态充型与动态凝固模拟。在动态充型模拟过程中，可以直观的看到钢液由浇口充入铸型直至浇满的全过程，这样一来，对充型速度快慢、钢液在充型过程中流动是否平稳等工艺性问题可直接做出主观判断；在动态凝固模拟过程中，可直观看到铸件的凝固顺序、冒口的补缩过程，对于浇冒口以及冷铁的摆放位置是否合理、冒口大小是否合适可及时做出判断；在缺陷显示模块中，可将铸件模型分层切片查看内部缩孔、缩松等缺陷，判定缺陷存在的部位。

经过计算机模拟，及时有效的发现铸件存在的问题与缺陷，结合理论分析，优化和改进设计参数和模具结构，直到铸件在计算机模拟后达到没有缺陷，再投入生产。这样，再经过实际生产中的有效控制，铸件的质量得到了极大的保证，铸出来的铸件几乎完美无缺陷。

3 Expert模拟分析系统的具体应用

Expert模拟分析系统，对铸件的工艺参数制定、浇冒系统的设计具有关键的指导性意义。它结合计算机辅助计算，确保精确的温度场数值模拟，辅助浇注系统优化设计温度计算，进行动态充型、凝固模拟，从而科学有效地对小到公斤级、大到百吨级铸件进行缺陷预测（如缩孔、缩松等），优化铸造工艺。几年来我公司采用这一新技术对几十种产品进行模拟分析、优化工艺，减少浪费，提高经济效益达1500多万元，特别是在新产品开发、研制以及生产大型铸件的环节上，更是起到了至关重要的作用。下面就以图例说明：

4 结论

通过实践证明：运用计算机模拟技术，可以有效地预测铸件缺陷、优化铸造工艺，使铸件的生产过程更加趋于科学化、合理化，从而降低了原材料消耗、避免了铸造废品，提高生产效率、减少了经验依赖、增强了企业的竞争优势，可行并应大力推广使用。

参考文献

[1]荆涛.凝固过程数值模拟[M].北京：北京电子工业出版社，2002.

[2]缪良.铸造企业管理[M].北京：北京中国水利水电出版社，2007.

[3]李魁盛，侯福生.铸造工艺学[M].北京：北京中国水利水电出版社，2005.

铸造工艺论文范文第3篇

2006年12月8日,由湖北省钱币学会和中国钱币博物馆等单位合作开展的“楚国蚁鼻钱铸造工艺研究”课题，通过了由中国人民银行科技司组织，中国印钞造币总公司主持的科技成果鉴定。

2001-2004年，由中国钱币博物馆牵头，多家单位共同组成的“中国古代范铸法铸钱工艺模拟实验研究”课题组取得了一系列创新成果，并于2004年12月通过了中国人民银行科技司组织的部级鉴定。然而战国时期楚国蚁鼻钱的铸造工艺，一直是钱币学研究领域的空白。蚁鼻钱是春秋战国时期楚国铸行的货币，由于其形状特别，文字下凹，在先秦货币中是最难铸造的。上个世纪60年代以来，随着蚁鼻钱铜范的陆续发现，人们意识到，蚁鼻钱可能是采用铜范铸造的。由于蚁鼻钱铸造年代在春秋末到战国，系最早的金属范铸造，其工艺对后代铸钱业的发展有重要影响。因此，研究蚁鼻钱铸造工艺，不仅可以搞清楚金属范工艺的起源，而且有助于秦汉以后铸钱工艺发展方面的研究。

对此，2005年5月由湖北省钱币学会(湖北钱币博物馆承担)和中国钱币博物馆(研究信息部承担)负责,鄂州市博物馆和鄂州市钱币学会参与, 成立了“楚国蚁鼻钱铸造工艺研究”课题组。课题组先后进行了两次考古调查，对目前各博物馆馆藏出土的蚁鼻钱铜范实物作了仔细的观测，详细记录了有关的技术参数；在此基础上，考察了经科学发掘的先秦铸铜、铸钱遗址及秦汉时期的铸钱遗址，全面研究了春秋到汉代的模与范的制做工艺及其用料，并参考“中国古代范铸法铸钱工艺模拟实验研究”的研究成果，进行技术工艺分析，推断出了蚁鼻钱铸造的具体工艺，指出：（1）蚁鼻钱是用铜范直接铸造的，蚁鼻钱铜范在浇铸前必须做好保护层；（2）蚁鼻钱的祖范（阴模）应是在石料上设计制做的，由石阴模翻制陶阳模（铸铜范的范），晾干焙烧后铸造蚁鼻钱铜范；（3）蚁鼻钱上的文字，是在刚翻制好的陶阳模上压印的。课题组最后用模拟实验的方法进行了验证，成功铸造了蚁鼻钱铜范和蚁鼻钱，并进一步验证了铜范铸钱必须施以油脂类物质并经炭化形成保护层的科学结论。

这些成果的取得正如鉴定委员会在鉴定意见中所言：该项成果依据充分，实验严谨，结论可信，填补了钱币学和铸造史相关领域的空白，达到国内外同行业的领先水平，是一项具有创新性的工作。

同时鉴定委员会认为：该项成果可望运用于中国钱币学研究，钱币、银行和印钞造币类博物馆的展陈，相关学科的教学，以及相关钱币实物的真伪鉴定。

铸造工艺论文范文第4篇

摘要：本文介绍了CA精密铸造工艺。重点阐述了计算机辅助工程，包括三维CAD、凝固过程数值模拟等在精密铸件研制过程中的应用。IDEAS可以方便地进行三维设计或逆向工程，获得三维模型，然后通过快速成型技术，能迅速得到铸造原型;用ProCast对铸件的浇注工艺进行模拟，以优化浇注参数，消除铸造缺陷。

关键词：CA精密铸造计算机辅助工程

1引言：

精密铸造是用可溶(熔)性一次模型使铸件成型的方法。精密铸造的最大优点是表面光洁，尺寸精确，而缺点是工艺过程复杂，生产周期长，影响铸件质量的因素多，生产中对材料和工艺要求很严[1]。在生产过程中，模具设计和制造占很长的周期。一个复杂薄壁件模具的设计和制造可能需一年或更长的时间。随着世界工业的进步和人们生活水平的提高，产品的研发周期越来越短，设计要求响应时间短。特别是结构设计需做些修改时，前期的模具制造费用和制造工期都白白地浪费了。因而模具设计和制造成为新产品开发的瓶颈。计算机辅助工程的发展，使得传统产业与新技术的融合成为可能。三维CAD可以把设计从画图板中解放出来，大大简化了设计者的设计过程，减少出错的几率。并且随着快速成型(RP)技术，特别是激光选区烧结工艺(SLS)的发展[2,3,4]，三维模型可以通过RP设备，快速转变成精密铸造所需的原型，打破了模具设计的瓶颈。另外在传统铸造中，开发一个新的铸件，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。采用凝固过程数值模拟，可以指导浇注工艺参数优化，预测缺陷数量及位置，有效地提高铸件成品率。CA精密铸造技术就是将计算机辅助工程应用到精密铸造过程中，并结合其他先进的铸造技术，以高质量、低成本、短周期来完成复杂产品的研发和试制。目前，利用CA精铸技术，已完成多种航天、航空、兵器等关键部件的试制，取得满意的效果。

2材料与实验方法

CA精铸可应用于不锈钢、耐热钢、高温合金、铝合金等多种合金，CA精铸工艺流程见图1。三维模型可采用IDEAS、UGII、PROE等三维设计软件进行设计，工艺结构和模型转换采用MagicRp进行处理和修复，在AFSMZ320自动成型系统上进行原型制作，采用熔体浸润进行原型表面处理，凝固过程数值模拟采用PROCAST和有限差分软件进行计算。

3CA精密铸造工艺的关键问题及相关技术讨论

近年来，与CA精铸技术相关的三维CAD设计、反求工程、快速成型、浇注系统CAD、铸造过程数值模拟(CPS)以及特种铸造等单体技术取得了长足的进步，这些成就的取得为集成化的CA精铸技术的形成奠定了基础，促进了CA精铸技术的迅猛发展和应用。为了使各单体技术成功地用于CA精铸，必须消除彼此之间的界面，将这些技术有机地结合起来。从而在产品开发中做到真正意义上的先进设计+先进材料+先进制造。

3.1三维模型的生成与电子文档交换

如何得到部件精确的电子数据模型，是CA精铸至关重要的第一步。随着三维CAD软件、逆向工程等技术的发展，这项工作变得简单而且迅捷。在此主要介绍利用IDEAS进行实体建模和数据转换的过程。IDEAS9集成了三维建模与逆向工程建模模块。通过MasterModeler模块可以得到复杂模型(见图2)，既可以进行全几何约束的参数化设计，又可进行任意几何与工程约束的自由创新设计;曲面设计提供了包括变量扫掠、边界曲面等多种自由曲面的造型功能。逆向工程Freeform可将数字化仪采集的点云信息进行处理，创建出曲线和曲面，进行设计，曲面生成后可直接生成RPM用文件，也可传回主建模模块进行处理(见图4)。实体文件生成后需转变成STL文件(见图3)以作为RP设备的输入。转换过程应注意选择成型设备名称，通常选用SLA500，三角片输出精度在0.005~0.01之间。采用MagicRp处理时应注意乘上25.4，得到实际设计尺寸。

3.2凝固过程的数值模拟

3.2.1凝固过程的数值模拟原理

铸造是一个液态金属充填型腔、并在其中凝固和冷却的过程，其中包含了许多对铸件质量产生影响的复杂现象。实际生产中往往靠经验评价一个工艺是否可行。对一个铸件而言，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。

铸造过程虽然很复杂，偶然因素很多，但仍遵循基本科学理论，如流体力学、传热学、金属凝固、固体力学等。这样，铸造过程可以抽象成求解液态金属流动、凝固及温度变化的问题，就是要在给定的初始条件和边界条件下，求解付立叶热传导方程、弹塑性方程。计算机技术的发展，使得求解物理过程的数值解成为可能。应用计算机数值模拟，可对极其复杂的铸造过程进行定量的描述。

通过数学物理方法抽象，铸造过程可表征成几类方程的耦合：

1热能守恒方程： 2连续性方程： 3动量方程： 常用的数值模拟方法主要是有限差分法、有限元法。有限元差分法数学模型简单，推导简单易于理解，占用内存较少。但计算精度一般，当铸件具有复杂边界形状时，误差较大，应力分析时需将差分网格转换成有限元网格进行计算。有限元法技术根据变分原理对单元进行计算，然后进行单元总体合成，模拟精度高，可解决形状复杂的铸件问题。无论采用什么数值方法，铸造过程的数值模拟软件应包括三个部分：前处理、中间计算和后处理。前处理主要为中间计算提供铸件、型壳的几何信息;铸件和型壳的各种物理参数和铸造工艺信息。中间计算主要根据铸造过程设计的物理场，为数值计算提供计算模型，并根据铸件质量或缺陷与物理场的关系预测铸件质量。后处理是指把计算所得结果直观地以图形方式表达出来。图5是铸造过程的数值模拟系统组成。

铸造过程流场、温度场计算的主要目的时就是对铸件中可能产生的缩孔缩松进行预测，优化工艺设计，控制铸件内部质量。

通过在计算机上进行铸造过程的模拟，可以得到各个阶段铸件温度场、流场、应力场的分布，预测缺陷的产生和位置。对多种工艺方案实施对比，选择最优工艺，能大幅提高产品质量，提高产品成品率。

3.2.2铸造过程数值模拟软件[5]

经过多年的研究和开发，世界上已有一大批商品化的铸造过程数值模拟软件，表明这项技术已经趋于成熟。这些软件大都可以对砂型铸造、金属型铸造、精密铸造和压力铸造等工艺进行温度场、应力场和流场的数值模拟，可预测铸件的缩孔、疏松、裂纹、变形等缺陷和铸件各部位的纤维组织、并且与CAD实体模型有数据转换接口，可将实体文件用于有限元分析。

ProCAST是目前应用比较成功的铸造过程模拟软件。在研制和生产复杂、薄壁铸件和近净型铸件中尤能发挥其作用。是目前唯一能对铸造过程进行传热-流动-应力耦合分析的系统。该软件主要由八大模块组成：有限元网格剖分，传热分析及前后处理，流动分析，应力分析，热辐射分析，显微组织分析，电磁感应分析，反向求解等。

它能够模拟铸造过程中绝大多数问题和物理现象。在对技术充型过程的分析方面，能提供考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响，能构模拟出消失模铸造、低压铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程，并对注塑、压蜡模和压制粉末材料等的充型过程进行模拟。ProCAST能对热传导、对流和热辐射三类传热问题进行求解，尤其通过“灰体净辐射法”模型，使得它更擅长解决精铸尤其是单晶铸造问题。应力方面采用弹塑性和粘塑性模型，使其具有分析铸件应力、变形的能力。

对铸件进行分析时，简单的模型网格可以直接在ProCAST生成。复杂模型可以由IDEAS等软件生成，划分网格后输出*.unv通用交换文件，该文件应带有节点和单元信息。Meshcast模块读入网格文件后输出四面体单元用于前处理。PreCast对模型进行材料、界面传热、边界条件、浇注速度等参量进行定义，最后由ProCAST模块完成计算。

应用IDEAS与ProCAST，我们对某发动机部件进行了凝固过程模拟。该部件由于有一个方向尺寸较薄，浇注过程中极易发生裂纹与变形，通过模拟，对浇注系统结构进行了优化，减少应力集中，防止变形和开裂，取得明显的效果。

结论：

1.计算机辅助工程与精密铸造结合而成的CA精密铸造技术具有很强的通用性，可以缩短研制周期，节约开发成本;

2.IDEAS与RPOCAST的配合，可以对复杂件进行铸造过程数值模拟;

铸造工艺论文范文第5篇

英文名称：Foundry Equipment and Techology

主管单位：太原科技大学（原太原重型机械学院）

主办单位：太原重型机械学院;全国(高校)铸造设备教学研究委员会

出版周期：双月刊

出版地址：山西省太原市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1004-6178

国内刊号：14-1352/TG

邮发代号：22-154

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1979

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