铸造仿真软件项目建议书

1、引进Procast软件项目建议书目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc169596735 1背景 PAGEREF _Toc169596735 h 2 HYPERLINK l _Toc169596736 2铸造模拟仿真对我院的作用 PAGEREF _Toc169596736 h 3 HYPERLINK l _Toc169596737 2.1铸铸造仿真真对7室的作作用 PAGEREF _Toc169596737 h 3 HYPERLINK l _Toc169596738 2.2铸铸造仿真真对铸钢钢厂的作作用 PAGEREF _Toc169596738 h 3 HYP

2、ERLINK l _Toc169596739 3铸造仿仿真软件件的调研研与考核核 PAGEREF _Toc169596739 h 4 HYPERLINK l _Toc169596740 4软件开开发商法法国ESSI集团团简介 PAGEREF _Toc169596740 h 55 HYPERLINK l _Toc169596741 5Proocasst软件件特点 PAGEREF _Toc169596741 h 66 HYPERLINK l _Toc169596742 6Proocasst软件件效果预预评 PAGEREF _Toc169596742 h 177 HYPERLINK l _Toc16

3、9596743 6.1三三维模型型建立 PAGEREF _Toc169596743 h 118 HYPERLINK l _Toc169596744 6.2网网格划分分 PAGEREF _Toc169596744 h 19 HYPERLINK l _Toc169596745 6.3工工艺条件件与计算算参数 PAGEREF _Toc169596745 h 119 HYPERLINK l _Toc169596746 6.4数数值计算算 PAGEREF _Toc169596746 h 21 HYPERLINK l _Toc169596747 6.5结结果显示示 PAGEREF _Toc16959674

4、7 h 21 HYPERLINK l _Toc169596748 6.6分分析及建建议 PAGEREF _Toc169596748 h 244 HYPERLINK l _Toc169596749 7Proocasst软件件在我院院使用构构想 PAGEREF _Toc169596749 h 255 HYPERLINK l _Toc169596750 7.1铸铸造模拟拟解决方方案使用用部门 PAGEREF _Toc169596750 h 225 HYPERLINK l _Toc169596751 7.2铸铸造模拟拟解决方方案硬件件需求 PAGEREF _Toc169596751 h 226 HYP

5、ERLINK l _Toc169596752 8Proocasst软件件模块配配置建议议 PAGEREF _Toc169596752 h 27背景长期以来来，对于于铸造工艺艺的改进进主要依依靠经验验和试验验，一直直缺乏一一套专业业的、有有效的方方法和手手段。模模拟是控控制设计计、制造造过程并并预测产产品早期期服役可可能出现现问题的的最好解解决方法法。当前前，有限限元理论论已十分分成熟，相应的的模拟商商业软件件也逐步步趋于成成熟，并并在各行行各业逐逐步发挥挥其巨大大的作用用。现代制造造工艺越越来越复复杂，性性能、精精度要求求也越来来越高，依赖试试验的设设计手段段设计费费用越来来越高，周期越越来越

6、长长，也越越来越不不容易保保证可靠靠性。而而从一些些发达国国家的经经验来看看，仿真技术术的应用用可以大大大减少少试验的的比重，减少了了设计的的盲目性性，节省省巨额的的设计费费用，设设计周期期也大大大缩短。从我院院专业发发展的角角度看，急需在在数值仿仿真这一一方面提提高一个个层次，实现我我院研发能能力的跨跨越式发发展。铸造仿真真软件的的开发是是一项技技术含量量很高、专业性性很强的的工作，作为一一个设计计单位，自行开开发不切切实际。国内一一些专业业单位开开发的同同类产品品在实用用性、规规范性和和易用性性等方面面都有不不足。EESI集集团的ProoCASST是业业界领先先的铸造造过程模模拟软件件，基

7、于于强大有有限元求求解器和和高级选选项，提提供高效效和准确确的求解解来满足足铸造业业的需求求。与传传统的尝尝试出出错修修改方法法相比，ProoCASST是减减少制造造成本，缩短开开发时间间，以及及改善铸铸造过程程质量的的重要的的、完美美的解决方方案。铸造模拟拟仿真对我我院的作用用引进PrroCAAST软软件，从从短期来来看会提提高设计计和工艺艺制造水水平，在在当前在在研项目目中立即即产生效效益；而而从长远远来看，制造工工艺计算算和仿真真手段的的大量应应用必将将彻底改改变我院院原有的的制造工工艺方式式，最终终提高我我院铸造造工艺的的整体水水平。铸造仿真真对xx室的的作用xx室目目前有很很多钛合合

8、金铸件件的铸造造过程需需要模拟拟来解决决，其主主要原因因是：一一、采用用传统的的试错法法，费用用昂贵、周期太太长；二二新产品品大多没没有经验验可以借借鉴，院院以工艺艺摸索时时间比较较长，尤尤其是一一些钛合合金材料料。铸造仿真真对铸钢钢厂的作作用铸钢厂目目前某些些件的铸铸造出品品率不是是很高，引进铸铸造模拟拟仿真软软件将大大大节省省提高铸铸钢厂的的铸造工工艺出品品率和工工艺水平平，大大大缩短生生产周期期，有效效的提高高劳动生生产率。另外铸造造模拟仿仿真对于于我院技术的的传承也也很有帮帮助，通通过仿真真我们可可以将铸铸造技术术和经验验进行科科学的直直观的描描述和记记录，使使得过去去的一些些抽象的的

9、经验变变为简单单明了的的纸面文文档进行行记载和和保存，有利于于铸造技术术的延续续和资源源共享。铸造仿真真软件的的调研与与考核经过上述述分析，铸造仿真真软件的的引入是是十分必必要的，它对我我院的虚拟拟制造技技术和铸铸造技术术的发展展将起到到极大的的推动作作用。因因此我们们对市面面上的铸铸造仿真真软件进进行了调调研和考考核。由于我们们院情况特特殊，新新材料较较多，院院以精铸和和自动根根据化学学成分计计算合金金热物理理性能的的热力学学数据库库对我们们显得尤尤为重要要，而pproccastt相对这这两方面面最好，而且升升级及功功能又最最全，以以及同类类企业（国内如如6211、4110、4430、百慕等

10、等；国外外如Allcoaa, AAlcaan, Umiicorre, MKMM, SSeleee (fillterrs), Kaawassakii stteell, MMitssubiishii, PPechhineey, Hyddro, Ellkemm, VVAW等等）的铸铸造CAAE系统统的选用用情况，最终选选定专业业铸造软件件Proocasst作为为我院铸造仿真真的工具具。软件开发发商法国国ESII集团简简介ESI集集团是在在法国巴巴黎上市市的世界界最大最最著名的的CAEE软件公公司之一一。作为为虚拟测测试方案案的先锋锋，ESSI集团团是全球球首屈一一指的材材料物理理学数值值模拟原原型和

11、制制造流程程供应商商。ESSI集团团成功的的关键在在于使用用真实材材料物理理特性，能够进进行更真真实的模模拟，来来代替耗耗时的物物理样机机尝试和和纠错过过程。ESI集集团开发发了一系系列完整整的面向向工业应应用的产产品，真真实模拟拟产品在在测试中中的性能能，精细细协调制制造过程程与预期期的产品品性能间间的关系系，并评评估环境境对产品品使用的的影响。ESII集团主主要产品品分为虚虚拟样机机、虚拟拟制造和和虚拟环环境三大大类。EESI集集团的产产品组合合，已经经被工业业界广泛泛验证并并与多向向价值链链相结合合，代表表着独特特的协同同、虚拟拟工程方方案，称称为虚拟拟试验空空间（VVTOSS），能能够

12、持续续对虚拟拟样机进进行改进进。ESI集集团在军工界有有大量客客户，并并承担了了法国及及欧洲众众多航空空航天及及防务方方面的咨咨询项目目。20005财财政年度度的收入入约为663000万欧元元，在全全球拥有有逾近6600名名高层次次专家。公司及及其全球球代理网网络为330多个个国家的的客户提提供销售售和技术术支援。Proccastt软件特特点背景ProCCASTT自19885年开开始一直直由位于于美国马马里兰州州首府AAnnaapollis的的UESS Sooftwwaree进行开开发，并并得到了了美国政政府和诸诸多研究究机构的的大力资资助。119900年后，位于瑞瑞士洛桑桑的Caalcoom

13、 SSA和瑞瑞士联邦邦科技研研究院也也加入了了ProoCASST部分分模块的的开发工工作，基基于其强强大的材材料物理理背景，Callcomm在ProoCASST的晶晶粒计算算模块和和反向模模块开发发上贡献献良多。20022年，PrroCAAST和和Callcomm SAA先后加加入ESSI集团团。ESSI也重重新整合合了其原原有的热热物理模模拟队伍伍如PAAM-CCASTT和SYSSWELLD，这这样PrroCAAST（有限元元铸造仿仿真）整整合了CCalccosooft（连续铸铸造仿真真），与与PAMM-CAAST（有限差差分元铸铸造仿真真）、SYSSWELLD（热热处理与与焊接模模拟）一一

14、起组成成ESII完整的的材料热热处理成成型综合合解决方方案。功能ProCCASTT是为评评价和优优化铸造造产品与与铸造工工艺而开开发的专专业CAAE系统统，借助助于PrroCAAST系系统，铸铸造工程程师在完完成铸造造工艺编编制之前前，就能能够对铸铸件在形形成过程程中的流流场、温温度场和和应力场场进行仿仿真分析析并预测测铸件的的质量、优化铸铸造设备备参数和和工艺方方案。ProCCASTT可以模模拟金属属铸造过过程中的的流动过过程，精精确显示示充填不不足、冷冷隔、裹裹气和热热节的位位置以及及残余应应力与变变形，准准确地预预测缩孔孔、缩松松和铸造造过程中中微观组组织的变变化。作为ESSI集团团热物

15、理理综合解解决方案案的旗舰舰产品，ProoCASST是院有铸造造模拟软软件中现现代CAAD/CCAE集集成化程程度最高高的。是是目前唯唯一能对对铸造凝凝固过程程进行热热流动动应力力完全耦耦合的铸铸造模拟拟软件。适用范围围模块化设设计适合合任何铸铸造过程程的模拟拟。高、低压压铸造（higgh aand loww prresssuree diie ccasttingg）砂模铸造造，金属属型铸造造和斜浇浇注（ssandd caastiing, grraviity diee caastiing andd tiilt pouurinng）熔模铸造造，壳模模铸造（invvesttmennt ccastti

16、ngg, sshelll ccasttingg）消失模铸铸造和离离心铸造造（loost foaam aand cenntriifuggal casstinng）等等材料数据据库ProCCASTT可以用用来模拟拟任何合合金，从从钢和铁铁到铝基基、钴基基、铜基基、镁基基、镍基基、钛基基和锌基基合金，以及非非传统合合金和聚聚合体。ESI旗旗下的热热物理仿仿真研究究开发队队伍汇集集了全球球顶尖的的五十多多位冶金金、铸造造、物理理、数学学、计算算力学、流体力力学和计计算机等等多学科科的专家家，专业业从事PProCCASTT和相关关热物理理模拟产产品的开开发。得得益于长长期的联联合研究究和工业业验证，使得

17、通通过工业业验证的的材料数数据库不不断地扩扩充和更更新，同同时，用用户本身身也可以以自行更更新和扩扩展材料料数据。除了基本本的材料料数据库库外，PProCCASTT还拥有有铝基、铁基、钛基、镍基和铜基合合金系统统的热力力学数据据库。这这个独特特的数据据库使得得用户可可以直接接输入化化学成分分，从而而自动产产生诸如如液相线线温度、固相线线温度、潜热、比热和和固相率率的变化化等热力力学参数数。铜部件的的低压模模铸造船船用发动动机本体体的沙模模铸造ProCCASTT提供了了能够预预测评估估整个铸铸造过程程的完整整软件解解决方案案，包括括模型填填注，凝凝固，微微观构造造和热力力的模拟拟。能够够快速可可

18、视化铸铸型设计计的影响响，使得得制造过过程的早早期能够够做出正正确的决决策。特点和规规格ProCCASTT是完整整的模块块软件解解决方案案提供众众多的模模块和工工程工具具来满足足铸造业业最复杂杂的要求求。在过过程的每每个阶段段选择每每个特定定模块：模填充的的流体求求解器包包括半固固体材料料，消失失模和离离心铸造造用于凝固固和收缩缩预测的的热求解解器包括括辐射选选项应力求解解器包括括热应力力和变形形而且，还还可以选选择一些些专门和和高级金金属选项项来预测测：气体和微微孔铁合金的的微观构构造颗粒结构构形式ProCCASTT共有九九个模块块，下面面分别阐阐述相应应的功能能。模块功能能示意图图网格划分

19、分与工具具MeshhCASST，ProoCASST的CADD界面和和网格生生成器，将设计计和工程程阶段高高效联系系在一起起。能够够快速准准备创新新的设计计方案，同时保保证快速速和可靠靠的计算算。主要特点点自动生成成三维网网格CAD/CAEE几何通通过STTEP, IGGES, 或Parrasoolidd格式导导入直接有限限元网格格导入非常快速速的网格格生成良好的网网格质量量和质量量检查处理复杂杂几何模模型和多多种材料料对边和表表面可变变的网格格密度确保流体体流动分分析的网网格熔模铸造造的自动动sheell生生成网格布尔尔运算和和网格装装配模压铸造铝合金与模具的传热系数通过反向模拟确定发动机体的

20、有限元网格使用网格格布尔运运算连接接不同的的组件使用网格格装配功功能合并并部件网网格并且且自动生生成新的的特征线线反向模拟拟ProCCASTT的反向向模拟能能够通过过减小给给定位置置和时间间上计算算与测量量温度的的差异确确定材料料属性或或边界条条件主要特点点确定时间间和温度度相关的的界面系系数确定时间间和温度度相关的的边界条条件确定时间间和温度度相关的的材料属属性流体求解解器ProCCASTT提供了了一个非非常突出出的流体体流动功功能来模模拟填模模，求解解全三维维N-SS方程并并耦合能能量方程程。自由由表面正正面跟踪踪方法利利用体积积流体方方法（VVOF）。可以以在整个个凝固过过程模拟拟自然对

21、对流和收收缩导致致的流动动。主要特点点求解器全全三维NN-S流流体流动动方程斜浇注的的旋转轴轴用于模拟拟夹气和和通风的的气体建建模半固体材材料的非非牛顿流流体流动动模型过滤器模模型湍流模拟拟可压流体体模型消失模模模型粒子跟踪踪斜浇注应应用熔模模铸造热求解器器热求解器器通过考考虑传导导、对流流和辐射射能够计计算传热热。通过过焓的形形式来描描述凝固固和固相相转变中中的潜热热。主要特点点瞬态，非非线性三三维热传传导热对流和和辐射利用焓的的形式考考虑相变变孔隙预测测拉模铸造造和金属属型铸造造砂模铸造造的虚拟拟浇注大型钢部部件管件件收缩预预测大型型钢部件件铸造的的热应力力应力求解解器ProCCASTT的

22、先进进应力求求解器能能够进行行弹性塑性或或弹性粘塑材材料特性性全耦合合热、流流体和应应力模拟拟。更简简单的材材料模型型诸如弹弹性，vvacaant或刚刚体也能能考虑。主要特点点非线性应应力分析析自动接触触分配和和评估（热和力力）气隙无限的模模型规模模温度相关关的机械械性能辐射辐射模块块扩展了了热求解解器辐射射的功能能包括角角系数的的影响。这个模模块对熔熔模铸造造过程是是必需的，从从sheell的的一个区区域到另另一个区区域的自自辐射影影响是非非常显著著的。主要特点点包括自辐辐射影响响的准确确热分析析结果对单晶铸铸造自动动辐射角角系数更更新包括壳型型预热的的整个过过程模拟拟快速角系系数计算算算法

23、在MesshCAAST中中生成壳壳有壳层层选项气体与微微透气性性能大多数模模拟方案案限定孔孔隙的预预测为基基于夹杂杂液体金金属演变变的宏观观孔隙。这种简简化方法法没有考考虑气体体和局部部收缩起起点的显显微孔隙隙度。PProCCASTT提供了了基于显显微孔隙隙度模拟拟的方法法解决这这种物理理问题。主要特点点显微孔隙隙度预测测与宏观观孔隙和和管缩耦耦合马许区(Musshy Zonne)的的压降气体分离离气体溶解解度作为为温度和和金属单单元的函函数成核和气气孔的生生长铝高压铸造部件第三级活塞压力对氢气孔的影响。受限活塞压缩（上）和高活塞压缩（下）显示了气孔的减少显微构造造ProCCASTT显微模模拟

24、模块块进行铸铸造过程程中任意意位置热热历程连连同成核核和显微微结构生生长耦合合模拟。主要特点点可用的确确定性模模型：等轴枝晶晶(DAAS) （equuiaxxed denndriiticc (DDAS)）耦合共晶晶（coouplled euttecttic）球墨铸铁铁共晶(SGII)（ducctille iironn euuteccticc (SSGI)）灰口/白白口铁共共晶（ggrayy/whhitee irron euttecttic）铝铸造温度分布及钢模具中的应力分布球墨铸铁铁共析（ducctille iironn euutecctoiid）灰口铁共共析（ggrayy irron eut

25、tecttoidd）包晶转变变（perriteectiic ttrannsfoormaatioon）Scheeil模模型（schheill moodell）铁/碳固固态转变变（iroon/ccarbbon sollid staate traansfformmatiion）颗粒结构构模拟颗粒结构构模块基基于随机机方法（细胞自自动机（celllullar auttomaatioon）和有限限元（CCAF模型）的耦合合，能够够预测颗颗粒结构构的凝固固。主要特点点预测柱状状和等轴轴枝晶颗颗粒结构构柱状到等等轴的转转变柱状结晶晶区颗粒粒选择对单晶部部件预测测杂散晶晶体晶体结构构的演变变立体信息息颗粒结构

26、构直接可可视化燃气涡轮叶片定向结晶的颗粒结构和颗粒christallographic orientation结果显示在完美的控制条件下，通过铸造获得单晶。球墨铸铁铁部件砂砂型铸造造的珠光光体分布布PreCCASTT前处理理器可以通过过ProoCASST图形形用户界界面来定定义各种种边界条条件。这这些丰富富的功能能能够准准确模拟拟院有铸造造情况。院选需要要施加边边界条件件的几何何区域可可以通过过点击和和自动选选择延伸伸执行。用户定定义的数数据可以以是不变变的，也也可以随随时间或或温度变变化。模型边界条件定义到开始计算工作流程是简化和直截了当的材料数据库的版面和属性图示VisuualCCASTT专

27、用后后处理器器VisuualCCASTT后处理理器是相当当强大而而多样的的。全新新的图形形用户界界面，多多窗口、页面操操作方式式，支持持脚本化化操作。VisuualCCASTT后处理理器提供了了下列演演变的即即时过程程信息：金属前端端发展（Mettal froont proogreessiion）内部气泡泡（Aiir eentrrapmmentts）温度场压力云图图凝固数据据（Sooliddifiicattionn daata）速度矢量量应力和变变形微结构值值粒子轨迹迹显示VisuualCCASTT提供很很多功能能来报告告及显示示过程结结果，包包括：云图矢量图截面及切切平面X-Y曲曲线图动画，

28、图图形及影影片输出出能够轻松松直接交交换信息息和通信信，结果果还可以以用变化化的标准准格式输输出到其其他CAAE解决决方案中中。高压压力力铸造应应用的温温度云图图热循环环模拟中中的温度度变化低压铸造造高压铸铸造粒子轨迹迹示踪金金属前端端发展凝固模拟拟部件变变形金属围绕绕一个核核的前端端发展发动动机缸体体变形高压铸造造中金属属和空气气的可视视化结果果铝合金金轮毂气气隙预测测硬件平台台ProoCASST已经经过下列列硬件平平台的测测试和验验证平台处理器操作系统统图形选项项PC Inteel 332 bbitss Winddowss NTT Wiindoows 20000Winddow XP3D c

29、cardd OOpennGLHP PA-RRISCC 2.0 HP-UUX 111.111 3D ccardd X111OppenGGL SGIMIPSS 4 IRIXX64 6.55 3D ccardd X111 OOpennGL SUNUltrraSpparcc III & IIIISunOOS 55.73D ccardd X111 OOpennGL IBM Poweer 33 & 4AIX 4.33.3 AIXX 5.13D ccardd X111 OOpennGL COMPPAQAlphha EEV6OSF11 - 5.113D ccardd X111 OOpennGLLinuux*I

30、nteel / AMMD 332 bbitss Redhhat 7.33 3D ccardd Xffreee86 4.22 OppenGGLProccastt软件效果果预评考题是钛钛合金铸铸件，xxx室在在生产过过程中需需要了解解该铸件件在现有有工艺下下可能出出现缺陷陷的位置置及缺陷陷形成原原因。根根据工艺艺室提供供的铸件件图纸及及工艺条条件，采采用ESSI的PProCCASTT20005仿真真分析软软件对该铸件件铸造过过程进行行了模拟拟及分析。模拟过程程共分为为以下几几个步骤骤：三维模型型建立；网格划分分；工艺条件件与计算算参数；数值计算算；结果显示示；分析及建建议。三维模型型建立三维图形形

31、见图22院示，造造型采用用功能强强大的UUG NNX3.0。图2. 铸件三三维实体体该零件浇浇注系统统设计中中，一次次浇铸88个铸件件，采用用对称排排列，带带工艺的的铸件形形式如图图3。由由于整个个模型是是对称结结构，且且各种工工艺条件件也对称称设置，因此数数值模拟拟时可以以仅计算算1/44结构。图3. 阀体工工艺三维维模型完整的计计算模型型见图44。网格划分分将三维实实体输出出，并进进行有限限元网格格划分，划分结结果见图图5。总节节点数为为3877,4811，其中中铸件节节点1551,0733，总单单元数11,8666,7922。图4. 完整三三维计算算模型图5. 网格划划分结果果工艺条件件

32、与计算算参数整个浇注注、凝固固过程在在真空环环境下完完成，真真空度小小于0.5Paa。预计计浇注时时间2.5s， 浇注注温度约约17220C。一次次浇注88个铸件件，采用用两级浇浇道系统统。1边界界条件包括浇口口温度、流量、铸型外外表面、铸件铸铸型间界界面以及及1/44模型的的对称面面。浇口温度度17220C，速度度1.2289mm/s1/4模模型的两两个对称称面铸型外面面壁面温温度200C铸件/铸铸型界面面换热系系数10000WW/m22K图6. 边界条条件设定定3初始始条件实际工艺艺中，铸铸型可能能进行了了加热处处理，初初始条件件设为铸铸件材料料17220C，铸型型材料1100CC。数值计

33、算算铸造过程程模拟是是一个瞬瞬态问题题，随着着时间的的推进计计算流动动形态及及凝固顺顺序。使使用配置置为P44 3.4G/MEMM 2GG的机器器进行了了模拟计计算。计计算中可可进行实实时监控控，了解解充型及及凝固进进度，并并可图形形化显示示已计算算结果。结果显示示1充型型过程温温度场阀体铸件件充型过过程是一一个随时时间变化化的瞬态态过程，充型共共2.55s完成成。计算算院得结果果见图77院示。为为清楚起起见，我我们取颜颜色标尺尺为1550017220。t=0.40sst=0.64sst=0.90sst=1.10sst=1.32sst=1.61sst=1.79sst=1.93ss图7. 充型过

34、过程2凝固固过程温温度场阀体铸件件凝固过过程的计计算结果果见图88。t=1.9st=5.1st=111.066st=277.188st=411.188st=599.188st=799.188st=1009.118s图8. 凝固降降温过程程3固相相率分数数为了更加加清楚地地观察阀阀体铸件件的凝固固过程，我们同同样取上上述时刻刻下，固固相分数数小于00.5的的部分显显示如图图9。t=1.9st=5.1st=111.066st=277.188s图9. 固相率率变化过过程4缩孔孔缩松位位置钛合金金阀体在在凝固过过程中收收缩非常常剧烈。根据以以上结果果，可以以计算出出缩孔缩缩松的趋趋势，显显示如图图10

35、。图中颜颜色标尺尺表示收收缩趋势势或可能能性，11为完全全收缩成成空腔，大于00.011可认为为形成或或可能形形成缩松松缩孔。图10. 凝固固终了时时缩孔缩缩松趋势势图中可可以看出出，由于于钛合金金凝固收收缩剧烈烈，在一一级直浇浇道与横横浇道内内收缩形形成很大大空腔（）。随随着凝固固的进行行，在铸铸件的厚厚大部位位也容易易形成收收缩缺陷陷。在两两侧的圆圆法兰圆圆周方向向均可能能出现缩缩孔，而而在法兰兰顶部收收缩最剧剧烈（）。在在底部方方法兰周周向，同同样可能能出现缩缩孔（）。在在阀体中中部两侧侧管道连连接处的的圆台内内部，由由于壁厚厚较大，也可能能出现缩缩孔（）。5凝固固时间凝固时间间同样是是

36、判断零零件收缩缩缺陷的的一种方方式。一一般说来来，对收收缩倾向向比较大大的铸件件，后凝凝固的部部位如果果没有合合适的补补缩方式式，则极极易引起起收缩缺缺陷。阀阀体凝固固时间见见图111。图11. 铸件件凝固时时间云图图（仅显显示超过过5s部部分）凝固时间间结果与与缩孔判判据结果果基本一一致，在在圆、方方法兰等等厚大部部位凝固固时间更更晚，容容易出现现收缩缺缺陷；浇浇道内部部凝固更更慢，会会收缩成成空洞。分析及建建议1模拟拟结果小小结通过对钛钛合金阀阀体铸件件的模拟拟仿真过过程，可可以辅助助工艺设设计工程程师分析析现有工工艺条件件，并根根据结果果改进设设计条件件及参数数。从模拟结结果可以以看出主

37、主要的缺缺陷为收收缩产生生的缩孔孔。根据据随时间间变化的的结果，可以看看到，在在中部阀阀体壁面面的薄壁壁区温度度下降最最快，最最先开始始凝固，法兰及及浇道起起到冒口口的作用用可以适适当补缩缩，因此此该区域域的收缩缩缺陷基基本是局局部小量量的。三三个法兰兰由于壁壁厚，热热量集中中，因此此凝固最最晚。在在这些厚厚大位置置，包括括圆法兰兰端面内内部沿圆圆周方向向（顶部部可能性性更大）、方法法兰端面面（四个个角部可可能性更更大），出现缩缩孔的趋趋势比较较显著。此外，阀体两两侧管道道在中部部交汇，连接两两个管道道的圆台台内部也也容易出出现缩孔孔。2模拟拟仿真过过程优化化方案阀体铸件件数值模模拟是以以目前

38、工工艺人员员对实际际工艺条条件的估估算为基基础进行行的，部部分关键键参数在在实践中中难以精精确测得得或控制制，这些些参数对对模拟结结果的影影响比较较大。为为了使数数值仿真真工具成成为工程程技术人人员有力力的辅助助设计工工具，在在日后的的模拟仿仿真过程程中可酌酌情采取取改进措措施，包包括：（1）尽量准准确地估估计浇注注温度及及浇注时时间，同同时采用用ProoCasst的反反算模块块（Innverrse Moddulee）与部部分实测测温度结结果结合合，反推推出更精精确的浇浇注温度度变化过过程；（2）由于材材料的热热物性参参数多与与温度变变化相关关，因此此采用变变热物性性参数可可使得模模拟计算算更

39、加准准确。包包括铸件件钛合金金材料、铸型石石磨材料料等。（3）铸件与与铸型界界面的接接触热阻阻是凝固固计算中中的一个个关键参参数，对对界面换换热现象象目前还还处于研研究阶段段，没有有一个清清楚准确确的普适适模型。在确定定了工艺艺条件的的基础上上，采用用反算模模块（IInveersee Moodulle），根据实实测温度度曲线与与计算温温度曲线线对比，同样可可以较为为准确地地得到铸铸件/铸铸型间的的换热系系数。3工艺艺过程改改进建议议以现有模模拟分析析结果为为基础，对铸造造工艺得得出一些些改进意意见：（1）在圆法法兰的顶顶部，考考虑采用用一定形形式的冒冒口进行行补缩。在法兰兰端面添添加冒口口，可

40、使使该部位位的收缩缩缺陷得得到一定定程度缓缓解。缺缺点是由由于钛合合金比较较昂贵，冒口容容易造成成材料浪浪费。（2）在法兰兰等厚大大部位，考虑添添加加快快冷却的的工艺。如在铸铸型中贴贴近法兰兰的部位位增加冷冷铁，并并与石墨墨一起成成型。该该方法操操作比较较麻烦，且由于于石墨本本身导热热效果较较好，冷冷铁会起起到一定定作用，但并不不一定非非常明显显。（3）考虑增增加圆法法兰与横横浇道接接触形式式，使得得该横浇浇道凝固固缓慢，对圆法法兰顶部部起到补补缩作用用。xx室的的工艺人人员对模模拟结果果比较满满意，认认为与实实际非常常接近，对于院院得出的的建议认认为比较较中肯，整个模模拟结果果对该项项目的进

41、进展起了了很大的的推动作作用。Proccastt软件在在我院使用构构想铸造模拟拟解决方方案使用用部门网格剖分工艺参数设定检查，求解应用CAD三维实体造型xx室生产铸钢厂工艺室根据我院院需要解决决的铸造造问题及其其对于全全面解决决铸造问题题的整体体规划出出发，由由我院铸造生产产及模拟拟解决流流程简图图可以看看出，需需要xxx室和铸铸钢厂工工作人员员加入到到铸造模拟拟流程中中来。图1铸造造生产及及模拟解解决流程程简图铸造模拟拟解决方方案硬件件需求(1)LLiceensee服务器器主要作作用是管管理铸造造解决方方案中院院有软件件的liicennse文文件，为为院有的台式式机和计计算工作作站提供供li

42、ccensse授权权服务。(2)计计算工作作站主要要作用是是进行计计算求解解。在实实际使用用过程中中，当需需要计算算的模型型的计算算量不大大时，可可以直接接在本机机台式机机上计算算求解；当需要要计算的的模型计计算量很很大时，需要把把计算文文件提交交到专门门的计算算工作站站上进行行计算求求解，使使用过程程是在本本机工作作站远程程登陆控控制计算算工作站站，然后后利用计计算工作作站进行行需要的的计算，计算完完成后把把计算结结果取回回来进行行本地后后处理和和生成计计算报告告。网络中心（1台license服务器）xx室（1台计算工作站）铸钢厂（1台计算工作站）机器用途途CPU类类型内存硬盘操作系统统具体

43、机器器推荐Liceensee服务器器(1台台)英特尔奔奔腾2.8GHHz 处处理器512MM以上40G以以上Winddowss XXP专业业版Delll PoowerrEdggeTMMSCC4300计算工作作站(11台）双核英特特尔至强强64位位处理器器 2.8GHHz以上上2G以上80G以以上Winddowss XXP专业业版Delll PrreciisioonTMM6990Proccastt软件模模块配置置建议1PRROCAAST 20006模块编号号模块名称称模块说明明单价（万万$）需求 PROO-E-11-20006 Pree-prroceessoor 前处理模模块，主主要用于于对三维维实体网网格进行行材料、界面条条件参数数、边界界条件参参数和运运行参数数的设定定基本模块块 PROO-E-12-20006 Posst-pproccesssor 后处理模模块，主主要用于于计算结结果的显显示与分分析 PROO-E-13-20006 Messh CCastt - messh ggeneerattor 网格剖分分模块主主要用于于体网格格的生成成GEQ-E-