计算机技术在铸造中的应用现状与发展趋势
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计算机技术在铸造中的应用现状与发展趋势
计算机 铸造 毕业设计
材料工程如流场 、
年 温度场 、
期
热应力场以及质量场等 , 。。
,
并结合相
温度场计算及铸态
丫,
尺寸
、
枝晶间距 ,
、
多晶
、
等轴晶
、
关的判据及方法来研究铸造合金凝固理论预测及控制铸件质量的一种技术
雀斑果 ,一 ,
、
收缩以及热裂等的预测 。
取得令人满意的效
参见图
在国外
,
反映铸造凝固过程数值模拟研究与应
用水平的大型商品化软件销售也呈现出快速增长的趋
势
。
美国的 ,
软件系统在世界各国有
多家 多家德国的
用户用户
美国的 日本的
虎
主要在航空航天领域有
,
软件
、
英国的 一
软件
、
软件以及美国 多家用户 ,
软件在世界各国分别有
法国的
软件也得到了比较广泛
的应用 以沮度场为主
’
〕
。
的物理场计算
国内的有关研究是从
。年代
末开始的
。
。年沈
阳铸造研究所及大连工学院对铸件进行了温度场数值 组织及缺陷预洲
计算 。
。
在
“
六五
”
和
“
七五
”
期间
,
许多单位先后开展 ,
了该领域的研究工作 合金凝固理论研究 铸造工艺
,
国家安排了科技攻关项目 ,
取得
了大量成果
。
近年来
清华大学的研究小组在试验研 ,
结果显示及分析
究
、
软件开发和应用推广等方面取得了较快进展 ,下沁
该小 取得 ,
组开发的
系统已在 ,
余家企业中应用 ’ 。
,
缺陷消除组织改善质提高 工艺图
了重大经济效益和
社会效益 、
在精密铸造方面
北
京航空材料研究院西北工业大学及北京航空航天大学
均开展了有关的研究工作北京航空材料研究院在国内首先对实际单晶涡轮叶片开展了三维温度场计算及缺
。
陷预测的研究工作 图
〕
。
与国外相比
,
我国在铸造凝固过 ,
铸造工艺计算机辅助设计系统的组成及流程
程数值模拟的基础研究方面差距较小在有些方面还有
其特点在软件开发和应用研究方面与国外相比差距较
铸件凝固过程物理场包括描述液态金属充型过程的流场 、
大 铜
。
国外的软件开发和应用研究已包括铸钢
、
铸铁
、
铸 已
反映铸件温度变化的温度场
、
揭示铸件凝固过
、
铸铝
、
铸镁以及高温合金等几乎所有铸造合金 、
,
程应力应变和裂纹的应力场以及阐述铸件凝固过程合金元素偏析的质量场 。
、
能对砂型铸造
金属型铸造 、
、
低压铸造 、
、
压力铸造
、
熔
模铸造 ,
、
单晶铸造
离心铸造
气化模铸造以及连续铸 而我国在高温合 ,
随着铸造凝固过程数值模拟的发展 ,
目前不仅对铸
造等十几种铸造方法进行数值模拟 金 、
件进行了凝固过程物理场的数值模拟而且对铸型及型 芯等开展了温度场及热应力场的数值计算 。
铜
、
铝及镁合金铸造方面的研究较少 、
在单晶铸造
、
熔模铸造
离心铸造 一 ’“
、
气化模铸造等方面的研究很少
,
年丹麦学者 了铸件凝固过程温度场计算 日本大中逸雄和新山英辅 、 。
用有限差分法首次进行此后 ,
有的甚至为空白
〕
。
美国
、
铸造凝固过程数值模拟主要可用来进行铸造合金凝固理论研究和铸造工艺研究方面 ,,
德国
以及丹麦
参见图
。
在凝固理论 、
模拟的试验研究 良好效果,如美国 幻 。
一
等人相继开展了铸造凝固过程物理场数值 、
包括有合金的生核 、
、
晶体生长方式 、
枝晶间距 、
、
软件开发及应用推广等工作
,
取得了 ,
成分过冷结晶 、
共晶生长
、
定向结晶
非平衡结晶 ,
深过冷
国外的许多公司也进行了应用研究工作 、
喷射结晶及快速结晶等的研究 ,
这些研究除了深 、
公司
法国
公司以及日本小松制作 。
化人们对凝固理论的认识外
还为研制新材料 。
提高铸 ,
所等在实际生产中采用数值模拟技术获得了优良效果 在精密铸造
方面 ,
造材料的性能做出了重要贡献
在工艺研究方面
凝固
美国 、
公司 一
、
、
公司
、
过程数值模拟是铸造工艺计算机辅助设计的前提和核心 ,
跟 ,
、
公司
英国
公司
、
日本日立公
它为浇注系统
、
冒口 、
、
冷铁 、
、
补贴 、
、
保温材料 、
、
浇 、
司以及法国
公司等采用大型商品化有限元软
注条件的设计和缩孔
疏松 。
夹渣
热裂 ,
冷裂
、
变形
件对代表精密铸件最高水平的单晶空心涡轮叶片及导 向叶片深入开展了凝固过程数值模拟工作进行了三维 ,
多晶等缺陷的预测提供必需的数据为工艺设计和提高
铸件质量起着重要作用铸造凝固过程数值模拟是铸造
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