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鑄造尋求最佳生產工藝 - 鎮江正源冶金材料有限公司-免固精煉劑│脫氧劑

判斷能力和人工智能化能力,使得計算機可以對各種工藝過程進行數值模擬.如凝固過程的溫度
場數值模擬,充型過程流速場的數值模擬,液固轉變過程中的應力場數值模擬和團相轉交后的組織
形態及力學性能的數值模擬。

 

通過這些單一和復合過程的數值模擬.可以帶來下述益處:

 

(1)鑄造產品存在的各種質量問題,諸如擁孔、琉松、夾渣.氣孔、裂紋等,絕大多數是在液態
金肩向固態轉變過程中產生的.因而進行凝固過程的數值模擬,分析其產生的內在原因,對提高產
品質旦消除上述缺陷起到前所未有的作用。

 
(2)采用數值模擬技術可U在生產之前對其過程質量預測,利用各種計算數據判定鑄造缺陷
是否發生*并可U針對不同的工藝方案進行質量對比慶現計算機質置預測和工藝優化。

 
(3)用計算機進行鑄造產品質量項測時,月是在計算機上進行,這種計算機模擬試生產并沒
有真正的生產試驗,因而可以節省大量的人力、物力、財力。尤其在新產品試制時.對大型件,要求生
產工藝一次可篇性確保100%,而對大批量機械造型線生產鑄件要求燒冒口尺寸精確而X熊節
省》應用計算機數值模擬方法可比常規經驗法既方便快速x能取得顯著的經濟效益。

 
(4)在悠久的歷史發展長河中,鑄造工藝設計一直建立在生產經驗基礎上,通過試驗、比較的
方法尋求較佳的生產工藝。到了20世紀上半葉,也產生了一些通用簡明的計算方法進行撓冒口設
計.如內節團法.Chvonnov的平方根定理,wlo?4awar的模數法。雖然這些方法至今在鑄造生產
中仍起著重要的作用,但由于不能對每一個具體的工況進行復雜的、帶有大量熱交換的傳熱計算.
而這種計算必須涉及傳熱學、流體力學、靛目力學、凝固理論、計算數學、計算機語言等知識,因而
不能進行更科學的工藝設計。采用計算機數值模擬可U使鑄造工藝設計從經驗走向科學預測。

 
正是出于計算機應用荷很多優點,從20世紀60年代到目前,工業發達國家美國、英國、德國、
日本、法國等的優秀冶金鑄造研究人員都開展了計算機在鑄造方而的研究工作,撤起了一次次高
潮。我國從20世紀70年代未開始開展計算機數值模擬研究,二十多年的研究一直與鑄造生產實
際密切結合,形成了我國研究的特色。
u 78年沈陽鑄造研究所結合葛州鋇電站所得的I 2.5萬kw鈾流式水輪發電機關鍵鑄件卡
普蘭式不銹鋼葉片的生產,開展了”鑄件凝固過程熱場電子計算機模擬研究”,大連理工大學結合大
型船用銅螺旋槳開展了:“凝固過程數值模擬研究”,此后,西北工業大學、哈爾濱工業大學、西安
交通大學、沈陽工業大學、哈爾濱科技大學、清華大學、內蒙古工學院、合肥工業大學、北京科技大
學、鄭州機械研究所、二重集團公司大型鑄鍛件研究所、鞍鋼鋼鐵研究所等,也進行了一系列數值模
擬技術的基礎性研究。

 

主要有:

(1)鎊件凝固過程溫度場數值模擬及其基本人法的研究,包括應用有限差法,有限元法,邊界
元法。有限差法中還包括顯式法、隱式法、交替隱式法.D F.F格式和s。1yd格式進行溫度值計
算*以及各種不同的邊界條件處理和潛熱處理。

 
(2)镕鋼件凝固過程縮孔、疏松計算判據的研究。包括溫度梯廢場、固相率場、凝固時間場的
計算等,4根據這些計算提出一系列判據,判定凝固終了時,鑄件是否出瑰縮孔、疏松缺陷.在什么
部位、什么時間出現縮孔、硫松缺餡。

 
(3)大型鑄鋼件熱應力和殘余應力場數值模擬研究。包括鑄件疑團過程中熱應力場的計算和
冷卻過程中殘余應力場的計算,熱裂紋敏感區和熱裂紋的預測等。

 
(4)大型鑄鋼件熱縮變場數值模擬研究。主要包括溫度探度、準固相區停留時間、收縮變形梯
度等項計算來預測熱裂紋敏感區,進而采取工藝措施來消除熱裂紋。

 
(5)沈陽鑄造研究所、清華大學、哈爾濱工業大學、西安交通大學對帶有自由表面的充型過程
流速場、溫度場數值模擬進行了研究.運用質量方程、動置方程和能量方程確定充型過程守各個微
元體的流速、溫度,金屬液體流動、自由表面位置,進而確定最終充滿位置,這些模擬結果對砂型鑄
造、特別是對壓力鑄造減少或杜絕冷隔、澆不到、巷氣、夾渣有指導意義,對壓镕型設計、提高棋具
壽命.2現均勻升溫和降溫有決定性意義。

 
(6)在較多單位參與上述研究并進行到一定的深度U后質華大學和哈爾濱工業大學還分別
針對大型鍛件用的大鋼錠的逆偏析和ANiu臺金的成分不均進行了化學成分偏析場的數值模擬
研究。

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