华铸CAE软件球铁砂型重力铸造模拟分析操作流程

1、华铸CAE软件球铁砂型重力铸造模拟分析操作流程本节利用华铸CAE软件球铁模块对某工厂生产的拉环铸件进行模拟分析。拉环铸件的三维模型如图1所示，其材质为QT700-2，重量为1250Kg。由于铸件断面厚大，凝固冷却速度缓慢，易出现缩孔、缩松、晶粒粗大及石墨恶化等铸造缺陷。图1 拉环铸件模型一、铸造工艺设计采用树脂砂造型。铸件形状简单，断面厚大，整个铸件放在下箱，为了提高补缩效果，采用顶铸式浇铸系统，2根直浇道、环形横浇道，16道内浇道分散从径向引入，浇注温度为13201360，浇注时间为36秒，在铸件外圆处均布12只耳冒口，在铸件下部及内圆处安放冷铁。拉环铸件的铸造工艺装配图如图2所示。图2 拉

2、环铸件铸造工艺装配图二、拉环铸件工艺仿真采用三维造型软件对拉环铸件及其工艺系统进行三维造型，由于砂芯与铸型材质相同，均为树脂砂，故不单独造型，在同一坐标系下导出STL文件，保证直浇道在Z轴正方向上。网格剖分保证内浇道、冒口颈（工艺系统中最薄壁处)网格必须连通，尽量有较少的线接触网格。图3为采用均匀网格（网格大小为8mm）进行网格剖分后的模型。采用充型与传热耦合计算，合金属性选用华铸CAE软件自带数据库中的默认值，界面换热系数选用华铸CAE系统的推荐值。图3 拉环铸件网格剖分结果三、拉环铸件工艺仿真结果分析1.充型过程图4为拉环铸件充型过程的温度分布结果。由图4（a）可以看出，充型10%时，横浇

3、道充满，从离直浇道较近的内浇道进入铸型的金属液温度高。随着浇铸时间的推移，浇注系统完全充满，只有横浇道末端金属液温度较低，而从各个内浇道进入铸型的金属液温度趋于均匀，铸型内的低温金属液向铸件前后距直浇道最远的内浇道处流动，如图4（b）所示。直到充型70%时，铸型中的金属液温度趋于均匀， 随着铸型中液面的上升，熔渣被液流排挤到铸件外缘，最后进入耳冒口。图4（d）是铸件充型结束时的温度分布，从图中可以看出，铸件放置冷铁处温度较低，其余部分的温度比较均匀。 （a）P=10% （b）P=20% （c）P=70% （d）P=100%图4充型过程温度分布2.凝固过程图5为拉环铸件缩松及缩松分布图。从图中可

4、以看出在铸件顶部存在缩孔及缩松，但是球墨铸铁件生产因其凝固方式的特殊性以及众多影响因素而使模拟仿真变得比较困难。华铸CAE建议球铁件更重视“液相分布”的液相孤立区的观察、对比。注意比较多个工艺方案，对于同一部位出现的孤立区而言，孤立区体积小比大好、孤立区分散比集中好、出现的时间晚比早好。图6为拉环铸件凝固过程的液相分数分布情况。由图可知，铸件首先从放置冷铁处开始凝固，使得铸件最后凝固的地方靠近冒口，利于冒口的补缩，当凝固394秒时，平板冒口颈完全凝固，冒口失去补缩能力，铸铁件的冒口没必要晚于铸件凝固。随着凝固时间的推移，凝固层从铸件底部和内表面向铸件中心推移，当铸件凝固2007秒时，铸件最后凝固的地方出现孤立液相区，铸件最后凝固的地方虽然得不到冒口的补缩，但是厚大的球铁铸件在外表形成凝固的固体外壳，有利于铸件中心部位凝固时的“自补缩”效果。图5 球铁拉环铸件缩孔缩松分布图图6凝固过程温度分布3.分析结论（1）铸件充型过程靠近直浇道的内浇道先进水，且流速较大，但整体充型平稳，铸件充满时最小温度大于1290，铸件不会产生