鑄造生產(chǎn)是一種材料通過(guò)“固態(tài)-液態(tài)-固態(tài)”的轉(zhuǎn)變,一次性成型來(lái)完成產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝過(guò)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(guò)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(lái)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(zhǎng)、修改次數(shù)多、設(shè)計(jì)缺少科學(xué)性等諸多問(wèn)題。而計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展使得解決這些長(zhǎng)期阻礙鑄造生產(chǎn)發(fā)展的問(wèn)題成為現(xiàn)實(shí)。
84maX' TzK[:o 1鑄造工藝
CAD #[Vk#BIiv8 kM/;R)3t4/ 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(lái)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(guò)程的傳熱計(jì)算,開(kāi)始了鑄件凝固的過(guò)程模擬。此后,美國(guó)Michigan大學(xué)的Marrone等人以及日本的大中逸雄等相繼開(kāi)始了凝固過(guò)程模擬,并取得了顯著的進(jìn)步。在第50屆國(guó)際鑄造年會(huì)舉辦的“凝固過(guò)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(guò)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(guò)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(lái),并提出了鑄造工藝CAD的概念。我國(guó)從1978年開(kāi)始開(kāi)展鑄件凝固數(shù)值模擬研究,十多年來(lái)的研究已形成了我國(guó)凝固模擬技術(shù)研究的特色。
x)o`w"]al ~UV$(5&- 鑄件凝固數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展至今可分為3個(gè)階段:①基礎(chǔ)研究階段,著重于計(jì)算模擬;②預(yù)測(cè)研究階段,對(duì)擬定好的工藝方案進(jìn)行檢查,以預(yù)測(cè)質(zhì)量,并通過(guò)模擬澆注來(lái)修改方案;③優(yōu)化工藝設(shè)計(jì),包括計(jì)算模擬、幾何模擬及數(shù)據(jù)庫(kù),并使之有機(jī)結(jié)合起來(lái)。有時(shí)把這3個(gè)階段綜合稱為鑄造工藝CAD,有時(shí)又特指為第三階段。目前就國(guó)外而言,鑄造工藝CAD正處在第三階段。因此,在實(shí)際研究中鑄造工藝CAD應(yīng)包括4個(gè)部分,即:凝固過(guò)程數(shù)值模擬(熱場(chǎng)模擬)、充型過(guò)程數(shù)值模擬(流場(chǎng)模擬)、熱應(yīng)力及殘余熱應(yīng)力數(shù)值模擬(力場(chǎng)模擬)和微觀模擬(組織模擬)。
nD;8)VI'I 6B>H75S+H 2鑄造工藝CAD的現(xiàn)狀及應(yīng)用
Tta+qjr p*(]8pDC 2.1鑄造工藝CAD的現(xiàn)狀
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x$aFJCL 目前,國(guó)內(nèi)外鑄造工藝CAD方面的研究已達(dá)到了相當(dāng)?shù)乃剑⒁阎鸩竭M(jìn)入實(shí)用化階段。這主要反映在以下3個(gè)方面。
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