Europea Microfusioni Aerospaziali(EMA)位于意大利，是一家世界級的熔模鑄造廠，專門生產(chǎn)民用、國防、航空航天、海洋和能源等行業(yè)的零部件。該公司采用等軸、定向凝固和單晶技術(shù)，具有生產(chǎn)高溫合金部件的資質(zhì)。

EMA歸勞斯萊斯所有，公司始終秉承母公司探索和研發(fā)的精神，持續(xù)進(jìn)行有效的發(fā)展和技術(shù)的創(chuàng)新，以達(dá)到更完美的生產(chǎn)水平，與法國ESI集團進(jìn)行合作，想要尋求更好的生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)，希望可以在制造過程中自動確定最佳工藝條件，以達(dá)到預(yù)期的零件質(zhì)量，不用多次、反復(fù)的模擬和驗證，可以在產(chǎn)品進(jìn)入最終環(huán)節(jié)前預(yù)先確定最佳的工藝流程。

得益于過去二十年來專業(yè)的研發(fā)技術(shù)，使用法國ESI集團的ProCAST鑄造工藝仿真軟件進(jìn)行熔模鑄造建模，目前這項技術(shù)已經(jīng)變得非常高效、可靠，可以優(yōu)化安全部件，如噴氣發(fā)動機的渦輪葉片，ESI提供的解決方案包括特定的高溫合金材料數(shù)據(jù)庫和陶瓷特性，可以進(jìn)行非常精準(zhǔn)的預(yù)測，本次所提出的靜定型噴嘴導(dǎo)流葉片(NGV)是一種包含三種型芯的機翼型導(dǎo)流葉片。

本次將使用ESI的軟件同時進(jìn)行多個自變量的DoE(實驗設(shè)計)，其中包含103個可行性假設(shè)，這項工作將在批處理模式(命令行編程)下自動運行大約30個模型，如上圖所示，操作域內(nèi)的參數(shù)如下圖。

預(yù)熱階段：

預(yù)熱階段包括金屬澆鑄前模殼的預(yù)熱，這一階段的重要性在于它會直接影響到最終部件的完整性。因此，預(yù)熱溫度和換熱損失是最基本的，并且要達(dá)到DoE參數(shù)水平。前者為模殼在預(yù)熱周期結(jié)束時所達(dá)到的溫度，后者是模殼從預(yù)熱爐取出到澆注階段開始所要經(jīng)過的時間。圖片向您特別展示了模殼的溫度場，以及關(guān)鍵區(qū)域的切片視圖，如LE(前面部位)和TE(后面部位)和核心。

澆鑄階段：

澆注階段是熔模鑄造過程中的下一個重要步驟。速度曲線、澆注角度和澆注時間會影響鑄件的質(zhì)量(縮松度、局部晶粒尺寸等)。通常在DoE建模中，關(guān)鍵是要考慮熱和流體的動力學(xué)，以及澆注過程中的固相分?jǐn)?shù)和熱流。與定向凝固(DSX)相比，充型過程相對于等軸凝固過程(晶粒形成)尤為重要，因此，上述幾個參數(shù)在充型階段始終要進(jìn)行DoE研究。

結(jié)論：

DoE分析的總體目標(biāo)是實現(xiàn)帕累托最優(yōu)，即在不影響自變量(如晶粒結(jié)構(gòu))性能的情況下，不改變因變量(如孔隙度)。然而要實現(xiàn)這一點，必須滿足以下兩個條件:

• 必須確定帕累托最優(yōu)解決方案，最大限度的提高性能(例如，僅在孔隙率方面)，

• 計算過程必須保持穩(wěn)定(魯棒性的設(shè)計)

就測試領(lǐng)域而言，對鑄造過程進(jìn)行建模是一項較為復(fù)雜的任務(wù)，它將受到超過100多個變量的控制。而使用優(yōu)化工具的好處則有助于找到最佳的工藝參數(shù)，并可以隨時評估鑄造過程中由于隨機性波動可能產(chǎn)生的報廢風(fēng)險，提前預(yù)測并規(guī)避潛在問題。

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