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cc2008

2009-03-02 16:21

淺析鑄造工藝中CAD的應(yīng)用

鑄造生產(chǎn)是一種材料通過“固態(tài)-液態(tài)-固態(tài)”的轉(zhuǎn)變，一次性成型來完成產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝過程。鑄造工藝設(shè)計(jì)是鑄造生產(chǎn)的核心技術(shù)環(huán)節(jié)。材料這種通過物理狀態(tài)的改變而成型的特殊性給鑄造工藝設(shè)計(jì)帶來了極大的困難，導(dǎo)致鑄造工藝設(shè)計(jì)存在從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的周期長、修改次數(shù)多、設(shè)計(jì)缺少科學(xué)性等諸多問題。而計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展使得解決這些長期阻礙鑄造生產(chǎn)發(fā)展的問題成為現(xiàn)實(shí)。

　　1鑄造工藝CAD

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)在鑄造中的應(yīng)用越來越廣泛。60年代初，丹麥的Forsund把Dusinberre等人在工程應(yīng)用中提出的有限差分近似法第一次用于鑄造凝固過程的傳熱計(jì)算，開始了鑄件凝固的過程模擬。此后，美國Michigan大學(xué)的Marrone等人以及日本的大中逸雄等相繼開始了凝固過程模擬，并取得了顯著的進(jìn)步。在第50屆國際鑄造年會(huì)舉辦的“凝固過程計(jì)算機(jī)模擬”專題討論會(huì)上，深入討論了鑄件凝固過程數(shù)值模擬在研究微觀組織結(jié)構(gòu)和鑄件性能等方面的應(yīng)用，總結(jié)了凝固過程模擬所依據(jù)的一系列關(guān)系式，并設(shè)想利用這些關(guān)系式將幾何模數(shù)、凝固參數(shù)、合金性能及微觀組織參數(shù)等有機(jī)地聯(lián)系起來，并提出了鑄造工藝CAD的概念。我國從1978年開始開展鑄件凝固數(shù)值模擬研究，十多年來的研究已形成了我國凝固模擬技術(shù)研究的特色。

　　鑄件凝固數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展至今可分為3個(gè)階段：①基礎(chǔ)研究階段，著重于計(jì)算模擬;②預(yù)測研究階段，對(duì)擬定好的工藝方案進(jìn)行檢查，以預(yù)測質(zhì)量，并通過模擬澆注來修改方案;③優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，包括計(jì)算模擬、幾何模擬及數(shù)據(jù)庫，并使之有機(jī)結(jié)合起來。有時(shí)把這3個(gè)階段綜合稱為鑄造工藝CAD，有時(shí)又特指為第三階段。目前就國外而言，鑄造工藝CAD正處在第三階段。因此，在實(shí)際研究中鑄造工藝CAD應(yīng)包括4個(gè)部分，即：凝固過程數(shù)值模擬(熱場模擬)、充型過程數(shù)值模擬(流場模擬)、熱應(yīng)力及殘余熱應(yīng)力數(shù)值模擬(力場模擬)和微觀模擬(組織模擬)。

　　2鑄造工藝CAD的現(xiàn)狀及應(yīng)用