铸造CAE技术及其在航天航空铝合金铸件中应用

发布时间：2016-09-12 09:00

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铸造CAE技术及其在航天航空铝合金铸件中应用

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铸造Ｃ Ｅ Ａ 技术　
及其在航天航空铝合金铸件 中应用　
华中科技大

学材料成形与模具技术 国家重 点实验室 （ 湖北武汉 ４ ０ ７ ）周建新 陈立亮 廖敦 明 刘瑞祥　 ３０４

摘　 要： 随着计算机硬件条件的改善，铸造ｃ Ｅ 　 Ａ　
技术在实际生产中起着越来越重要的作用。本文介绍了 　 铝合金低压、压铸凝固模拟技术的数学模型，并给出了 　 华铸ｃ　系统在航天航空铝合金低压铸造、压铸上的应　 Ａ Ｅ 用实例。应用表明，现阶段的铸造凝固技术能够准确地　 预测铸造充型凝固过程中可能产生的缺陷，从而辅助工　 艺人员进行工艺优化，指导航天航空铸件的生产。 　
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铸造Ｃ Ｅ Ａ 技术是利用计算机技术来改造和提升传　
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统铸造技术 ，对优化铸造 工艺 、缩 短试 制周期 、降低铸　 件成本 ，以及提高铸件 质量有 着重要的作用 。它 的应用　 和推广必将为铸造行业带 来很 大的经济和社会效益 ，尤　 其对于质量要求高的航天航空铸件 来说 ，铸造 Ｃ Ｅ Ａ 技术　
有着更加重要 的意 义。 　

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华 铸Ｃ 软件 系统 采用 了有 限差分 法 ，其 流动 场　 ＡＥ 数值分析是 基于 Ｓ Ｌ —Ｏ 方法 。该 系统采 用惯 性原理　 Ｏ ＡＶ Ｆ 和连续性原 理相 结合的方法 ，比较合理地处 理了 自由表　 面 的速 度边 界条件 ，在凝 固过程模拟 中充分 考虑到 了重　 力及压 力的影响 ，实现 了重力铸造 与压 力铸 造下缩孔 、 　 缩 松缺 陷的定量预测 。 　

本 文首 先 介绍 了铝 合金 低压 、压铸 凝 固模 拟技 术　 的数学模型 ，在此基础上给出 了华铸Ｃ Ｅ Ａ 在航空航 天铝　 合金低压铸造 、压铸 上的部分应用实例 。 　

三　 应用实例　

二 铸造Ｃ Ｅ 　 Ａ 技术的数学模型　
液态 金 属充型 凝 固过程 可看 作是 不 可压缩 粘性 流　

华铸Ｃ Ｅ Ａ 系统 已经 国内外近 ３０ ０ 家企业应用 ，其 中 　

包含许多航空航天铸件生产企业及研究院所。对于航空　
航天铝合金压铸件而 言 ，，裹气是一个主要的 问题 ；对低　 压铸件而言 ，缩松是一个 主要 问题 。采 用铸造Ｃ Ｅ Ａ 系统　 进行充型过程的凝 固模拟 分析 ，可以有效地预测裹气 、 　 缩松缺 陷，缩短试制周期 ，降低试 制成本 ，提高铸件 质 　 量 。下面给 出在航空航天 铝合金铸件的应用实例 ， 是企　 业采用华铸Ｃ Ｅ Ａ 软件 之前在产 品试制 中有 问题 的工艺 方 　

体的流动，它可以由动量方程、连续性方程 、能量方程　
及体积 函数 方程来描述 。铝合金铸件 的凝固过程 ，就重　

力铸造 来说 ，要考虑凝 固过程 中金 属液 体在 重力作用下　 的流动 补缩 ； 铝合金低压 、压铸而言 ，不仅要考虑重　 就 力的作 用 ，而且要考虑凝 固过程保 压期 间压力的作用 ， 　 可以用方程 （） ～ （）来描述 。 １ ５ 　

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