鑄造工藝及仿真的案例
漫談基于有限體積法鑄造模擬仿真技術(shù)
近幾十年計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)值計(jì)算方法的飛速發(fā)展為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的前景，科研人員將計(jì)算機(jī)發(fā)展技術(shù)應(yīng)用到材料科學(xué)領(lǐng)域，鑄造工藝過程仿真技術(shù)便是其中一種應(yīng)用。鑄造工藝過程仿真技術(shù)成為改造傳統(tǒng)鑄造產(chǎn)業(yè)的必由之路。
目前，世界上主流的鑄造工藝仿真計(jì)算算法主要有有限體積法、有限差分法和有限元法等。NovaCast軟件采用的是先進(jìn)的有限體積算法，在歐美市場(chǎng)占據(jù)有了大量的用戶群體數(shù)量。有限體積算法的代表是NovaCast軟件，相比其他兩種計(jì)算算法，NovaCast軟件在網(wǎng)格處理、計(jì)算速度和計(jì)算精度方面都有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
1、網(wǎng)格處理
NovaCast軟件率先將有限體積網(wǎng)格處理方法（CVM）應(yīng)用于鑄造工藝仿真，并使用體積分?jǐn)?shù)準(zhǔn)確描述幾何形狀。而傳統(tǒng)有限差分法是基于六面體網(wǎng)格，模型表面是不均勻的，幾何描述精度不如有限體積法。NovaCast軟件結(jié)合了有限差分法和有限體積法等兩者的優(yōu)勢(shì)。NovaCast軟件使得網(wǎng)格處理更加簡(jiǎn)單、高效，離散化后的模型邊界非常光順，同時(shí)保持著非常高的計(jì)算精度。
有限體積法描述三維模型邊界和鑄件截面尺寸精度非常高，因此能夠獲得更加精準(zhǔn)的計(jì)算精度，使得模擬結(jié)果更加接近真實(shí)情況。同等計(jì)算精度的情況下，有限體積法所需網(wǎng)格數(shù)量更加少，所以有限體積法計(jì)算速度更快。相比其他兩種算法，有限體積法計(jì)算精度更高，可以達(dá)到95%及以上。
有限體積法和有限差分法網(wǎng)格處理技術(shù)對(duì)比如圖1所示：
有限體積法（網(wǎng)格尺寸10mm）
有限差分法（網(wǎng)格尺寸10mm）
有限差分法（網(wǎng)格尺寸3.6mm）
圖1 網(wǎng)格處理技術(shù)對(duì)比
2、計(jì)算速度
同等計(jì)算精度的情況下，有限體積法相比其他兩種算法所需網(wǎng)格數(shù)量更加少，所以有限體積法計(jì)算速度更快。
展開 技術(shù)干貨丨如何快速實(shí)現(xiàn)常用的鑄造工藝仿真？
這是僅有一款既適合初學(xué)者、也適合資深用戶的仿真工具，可滿足從產(chǎn)品設(shè)計(jì)師到鑄造工程師在內(nèi)的各類用戶的需求。從早期設(shè)計(jì)階段開始，用戶即可直觀地發(fā)現(xiàn)各類典型鑄造缺陷，如裹氣、縮松、冷隔、模具性能下降等；還可糾正這些缺陷，從而避免高昂的下游修正成本。</p><p><br></p><p>引導(dǎo)式工藝模板針對(duì)金屬模重力鑄造、砂模重力鑄造、熔模鑄造、高壓鑄造、低壓鑄造和傾斜澆注工藝仿真提供了 5 個(gè)簡(jiǎn)單步驟。Inspire Cast 的創(chuàng)新體驗(yàn)讓用戶在經(jīng)過數(shù)小時(shí)的培訓(xùn)后即可提升產(chǎn)品質(zhì)量并設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品。
展開 ProCast鑄造仿真入門——理論篇（2）
原創(chuàng)：超能量 訂閱號(hào)：立極仿真
前言： 本教程計(jì)劃分為理論篇、操作篇和實(shí)例篇，是自己學(xué)習(xí)ProCast軟件的總結(jié)，會(huì)不定期在技術(shù)鄰、訂閱號(hào)上更新。
接下來(lái)說(shuō)一下自己的學(xué)習(xí)方法吧。按照以前總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于鑄造仿真，計(jì)劃按照下面的順序?qū)W習(xí)：鑄造工藝->鑄造仿真原理->軟件操作>實(shí)例測(cè)試。
首先說(shuō)下“鑄造工藝”。因?yàn)镻roCast軟件可以進(jìn)行重力鑄造、金屬模鑄造、熔模精鑄、消失模鑄造、低壓鑄造、高壓鑄造、連續(xù)鑄造等工藝的仿真。要進(jìn)行某個(gè)鑄造工藝的仿真，必須對(duì)這個(gè)鑄造工藝過程非常熟悉，最起碼也得了解大致過程。因此，使用這個(gè)軟件進(jìn)行仿真前，首先要了解相應(yīng)的工藝過程。
關(guān)于“鑄造工藝”，建議看以下三本書：
第一本《鑄造工藝學(xué)》（李榮德，米國(guó)發(fā)），這本書是關(guān)于砂型鑄造的，得了解一下。
第二本《特種鑄造》（周志明），主要涉及熔模精鑄，消失模鑄造等內(nèi)容。如果不是做這個(gè)行業(yè)的，可以大致了解一下。
第三本書《計(jì)算機(jī)輔助鑄造工藝設(shè)計(jì)》，這個(gè)作為參考，有興趣的可以看一下，里面用的軟件是AnyCasting，實(shí)際上這些專用鑄造仿真軟件的功能、作用都類似。
前兩本中文教材，可以在舊書網(wǎng)站（個(gè)人比較喜歡“孔夫子舊書網(wǎng)”）上，不到10就可以買一本。
最后也分享一下自己看專業(yè)書的“笨方法”：“一書不盡，不讀新書，略作札記，以志所得，以著所疑”。沒錯(cuò)，這個(gè)方法是從曾國(guó)藩那學(xué)來(lái)的。
展開 ProCAST有限元鑄造工藝模擬軟件 附鑄造工藝仿真ProCAST從入門到精通下載
目前VE環(huán)境中針對(duì)鑄造工藝提供的流程模板有：重力工藝流程模板、高壓鑄造工藝流程模板、高壓壓鑄機(jī)選擇流程模板和優(yōu)化流程模板，在后序的開發(fā)中還會(huì)相應(yīng)的增加其他流程模板。
多工序流程
針對(duì)一般工藝加強(qiáng)了多階段流程模板，這種流程模板可以一次性設(shè)置鑄造仿真過程中的多個(gè)階段，如鑄型的移除、澆注系統(tǒng)清除以及鑄型移除后的鑄件加熱和冷卻過程。設(shè)置完成提交計(jì)算時(shí)，軟件可自動(dòng)生成所需的計(jì)算文件。
ProCAST工藝應(yīng)用
熔模精密鑄造
ProCAST基于有限元網(wǎng)格可以自動(dòng)生成模殼及保溫層網(wǎng)格，能夠設(shè)置保溫層網(wǎng)格為各向異性，從而隨時(shí)調(diào)節(jié)厚度參數(shù)而不需要重新生成網(wǎng)格。針對(duì)高溫合金 真空下的凝固過程，擁有專業(yè)的輻射換熱求解器。
低壓金屬型/砂型鑄造
真實(shí)復(fù)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)模具溫度的多次模擬直至穩(wěn)定狀態(tài)。在此條件下進(jìn)行鑄件充型/凝固過程的仿真計(jì)算，優(yōu)化工藝參數(shù)，減少試制，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。
重力鑄造（砂型，金屬型，傾轉(zhuǎn)）
對(duì)于重力鑄造而言，關(guān)鍵因素在于如何優(yōu)化澆注系統(tǒng)以及如何消除可能的縮孔區(qū)域。proCAST可以進(jìn)行澆注，凝固，應(yīng)力及微觀組織的模擬，將工藝人員的設(shè)計(jì)方案在計(jì)算機(jī)上復(fù)現(xiàn)，幫助判定其可執(zhí)行性。
高壓鑄造
高壓鑄造過程與模具及壓鑄機(jī)設(shè)備密切相關(guān)，ProCAST軟件可以就高壓鑄造生產(chǎn)全過程進(jìn)行模擬，包括壓室內(nèi)的金屬液注入，多級(jí)壓射過程等。同時(shí)擁有壓鑄機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，可根據(jù)實(shí)際鑄造工藝與鑄件參數(shù)，分析PQ2圖，確定工藝窗口，結(jié)合模擬效果，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)。
離心鑄造
ProCAST軟件具有專業(yè)的立式離心鑄造仿真模塊，求解不同離心轉(zhuǎn)速參數(shù)下，鑄件的充型及凝固過程。
展開 
鑄件適合工藝、鑄造工藝特點(diǎn)有哪些？10大鑄造工藝詳解請(qǐng)收好
液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法，通常稱為金屬液態(tài)成形或鑄造。
工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件
工藝特點(diǎn)：
1、可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。
2、適應(yīng)性強(qiáng)，合金種類不受限制，鑄件大小幾乎不受限制。
3、材料來(lái)源廣，廢品可重熔，設(shè)備投資低。
4、廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。
鑄造分類 ：
(1)砂型鑄造（sand casting）
砂型鑄造：在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。
工藝流程：
砂型鑄造工藝流程
技術(shù)特點(diǎn)：
1、適合于制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯；
2、適應(yīng)性廣，成本低；
3、對(duì)于某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。
應(yīng)用：汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件
(2)熔模鑄造(investmentcasting)
熔模鑄造：通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無(wú)分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。
工藝流程：
熔模鑄造工藝流程
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
1、尺寸精度和幾何精度高；
2、表面粗糙度高；
3、能夠鑄造外型復(fù)雜的鑄件，且鑄造的合金不受限制。
缺點(diǎn)：工序繁雜，費(fèi)用較高
應(yīng)用：適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度要求高、或很難進(jìn)行其它加工的小型零件，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片等。
展開 鑄造工藝仿真軟件Z-cast
鑄造仿真軟件Z-cast為您服務(wù)！ http://www.21apk.com/chn/Zcastdetail.aspx
咨詢電話：023-62282399
發(fā)行技術(shù)支持：http://www.21apk.com
NOVACAST：一款強(qiáng)大的鑄造工藝仿真軟件
2、鑄造工藝
包括壓鑄、低壓鑄造、重力砂鑄、重力傾轉(zhuǎn)鑄造、金屬型鑄造、半固態(tài)鑄造、精密熔模鑄造、真空壓鑄、差壓鑄造、連續(xù)（循環(huán)）、鑄造、消失模鑄造、雙金屬鑄造、離心鑄造等。
3、設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)
CAD 模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)、專用澆冒口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)、壓鑄工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
4、分析系統(tǒng)
充型計(jì)算系統(tǒng)、凝固計(jì)算系統(tǒng)、熱應(yīng)力計(jì)算系統(tǒng)、澆冒補(bǔ)縮計(jì)算系統(tǒng)。
5、缺陷預(yù)測(cè)
縮松、縮孔、澆不足、冷鎘、卷氣、夾渣、粘砂、氣孔、夾雜、偏析、熱裂及冷裂、強(qiáng)度等。
6、專業(yè)鑄造材料庫(kù)
依據(jù)合金相圖構(gòu)成高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，鑄造材料包括鑄鐵、鑄鋼、鎂鋁合金、有色金屬、發(fā)熱材料、保溫材料、冷卻材料、砂型、金屬模具等。
7、網(wǎng)格功能
CVM 控制體積網(wǎng)格、Dual-mesh 網(wǎng)格法、網(wǎng)格編輯。
基于以上關(guān)鍵詞，讓我們一起來(lái)詳細(xì)解讀下Novacast的特色功能，以及到底能帶來(lái)哪些實(shí)實(shí)在在的價(jià)值？
NOVACAST 鑄造仿真模擬系統(tǒng)采用了先進(jìn)的CVM 控制體積法計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)，是一個(gè)專門為分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化鑄造工藝方案而開發(fā)的軟件工具。借助該軟件系統(tǒng)，鑄造技術(shù)人員能夠在設(shè)計(jì)工藝方案時(shí)通過對(duì)現(xiàn)有方案下鑄件形成的過程做計(jì)算機(jī)模擬，以形象準(zhǔn)確的可視化效果，通過計(jì)算機(jī)顯示鑄造過程溫度、充型速度、壓力和凝固時(shí)間變化，并對(duì)可能產(chǎn)生的缺陷提出預(yù)報(bào)。
通過對(duì)鑄件充型和凝固過程的模擬，可以形象準(zhǔn)確的顯示在給定澆冒口系統(tǒng)下物理場(chǎng)的變化情況，夾渣和其他非金屬夾雜物可以引入金屬液流中并模擬其運(yùn)動(dòng)軌跡。通過優(yōu)化澆冒口系統(tǒng)和出氣系統(tǒng)可以避免由于紊流情況引起的氧化物夾雜、冷隔、縮松、縮孔和氣孔等缺陷。
展開 Altair收購(gòu)鑄造仿真軟件Click 2 Cast
為其不斷發(fā)展壯大的制造解決方案軟件組合引入鑄造仿真技術(shù)
2015年9月30日，法國(guó)巴黎——Altair今日宣布收購(gòu)Click2Cast，將獲得100%的Click 2 Cast技術(shù)并收編其全部員工。Altair還將在Click 2 Cast的所在地西班牙巴塞羅納建立辦事處。來(lái)自Click 2 Cast的技術(shù)為Altair產(chǎn)品套件帶來(lái)了簡(jiǎn)單快捷的鑄造仿真技術(shù)。Click 2 Cast軟件在設(shè)計(jì)和工程領(lǐng)域業(yè)已得到實(shí)際應(yīng)用，并即將通過Altair solidThinking和HyperWorks產(chǎn)品線與廣大用戶見面。自2013年起，這項(xiàng)技術(shù)就已經(jīng)通過Altair合作伙伴聯(lián)盟面向HyperWorks用戶開放。
Click 2 Cast具備創(chuàng)新且用戶友好的界面，提供便捷的鑄造工藝仿真技術(shù)。用戶可輕松使用該軟件，無(wú)需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，也不需要深厚的技術(shù)背景。Click 2 Cast是一款高效強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具，可應(yīng)用于各行各業(yè)中。
“能夠進(jìn)一步推動(dòng)雙方關(guān)系，并使Click 2 Cast成為Altair軟件產(chǎn)品的一部分，我們深感榮幸。”Click 2 Cast總經(jīng)理Martin Solina說(shuō)，“這項(xiàng)新協(xié)議是一個(gè)絕好的契機(jī)，我們將借此為精確鑄件設(shè)計(jì)及生產(chǎn)領(lǐng)域的最終用戶帶來(lái)更卓越的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和更強(qiáng)大的功能。我們殷切期待著將Click 2 Cast融入到Altair的世界級(jí)軟件產(chǎn)品組合中。”
“能夠?qū)⑦@支充滿活力的團(tuán)隊(duì)與[用于鑄造的]頂級(jí)仿真軟件結(jié)合到Altair中，我們不勝榮幸。我們計(jì)劃借助他們的技術(shù)和專業(yè)知識(shí)來(lái)開發(fā)新的解決方案，對(duì)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合優(yōu)化，使其兼具高性能和制造可行性。”Altair創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官James R.Scapa這樣說(shuō)道。
展開 鑄造成形工藝基礎(chǔ)：4種主要鑄造方式的工藝分析與比較
鑄造相關(guān)概念：
將金屬材料加熱到液態(tài)，澆注到具有與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔內(nèi)，待其冷卻凝固后，得到所需零件或毛坯的方法。
鑄造工藝是最常用的毛坯生產(chǎn)手段之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中，在一些機(jī)器中可占總重量的80%以上。鑄造出的產(chǎn)品大多是毛坯，必須經(jīng)切削加工后制成零件，但在現(xiàn)代鑄造生產(chǎn)中，也有一些特種鑄造、精密鑄造的方法直接生產(chǎn)出零件。
鑄造的特點(diǎn)：
（1）可制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯，如箱體、氣缸體等；
（2）適應(yīng)性強(qiáng)：在所用材料方面，零件尺寸方面及生產(chǎn)批量方面；
（3）價(jià)廉：設(shè)備簡(jiǎn)單，原材料便宜，節(jié)省金屬、毛坯與零件相近，減少切削加工量。
來(lái)源：一位工程師
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展開 NOVACAST：一款強(qiáng)大的鑄造工藝仿真軟件
另外，NOVACAST 具有與Jmatpro 軟件的直接接口，可根據(jù)特殊材料合金元素的配比情況通過Jmatpro 計(jì)算其材料性能參數(shù)，從而用于NOVACAST 進(jìn)行鑄造模擬計(jì)算。
功能全面的仿真體系
NOVACAST 可模擬從金屬液澆注開始到產(chǎn)品最終成形的整個(gè)階段，從澆注、充型、凝固再到冷卻完畢，各個(gè)階段的成形現(xiàn)象及缺陷均可獲得直觀的結(jié)果。在鑄造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，同樣具有專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算功能。
● 澆冒補(bǔ)縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)：優(yōu)化設(shè)計(jì)澆流道、冒口、套筒、
過濾網(wǎng)、鑄件幾何建模、補(bǔ)縮距離等；
● 充型計(jì)算系統(tǒng)：預(yù)測(cè)流動(dòng)缺陷（填充不良、冷鎘、夾雜、卷氣、
粘砂路徑等）；
● 凝固計(jì)算系統(tǒng)：預(yù)測(cè)凝固缺陷（縮孔、疏松、偏析、氣孔等）；
● 熱應(yīng)力計(jì)算系統(tǒng)：預(yù)測(cè)熱應(yīng)變?nèi)毕荩ㄗ冃巍⒗錈崃鸭y、收縮、
殘余應(yīng)力、機(jī)械強(qiáng)度等）。
鑄件熱裂位置預(yù)測(cè)
工藝參數(shù)及方案優(yōu)化分析
NOVACAST 全面的仿真模擬系統(tǒng)，可進(jìn)行鑄造工藝及模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，包括：
● 澆鑄系統(tǒng)、排氣孔和溢流槽的位置及個(gè)數(shù)優(yōu)化；
● 冒口的位置及大小優(yōu)化；
● 冷鐵的布局優(yōu)化；
● 模具冷卻及加熱管道布局方案優(yōu)化；
● 鑄造工藝參數(shù)的優(yōu)化，包括澆注溫度、壓力、活塞、速度等
澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化
2、NOVACAST 的實(shí)用價(jià)值
可進(jìn)行幾乎所有的鑄造工藝過程模擬，包括：砂鑄、壓鑄、低壓鑄造、重力鑄造、傾轉(zhuǎn)鑄造、金屬型鑄造、半固態(tài)鑄造、精密熔模鑄造、真空壓鑄、差壓鑄造、連續(xù)（循環(huán)）鑄造、消失模鑄造、離心鑄造等。
展開 關(guān)于NOVACAST高級(jí)鑄造工藝仿真，你了解多少？
CVM的離散方法能夠采用粗網(wǎng)格處理復(fù)雜及薄壁模型并能保證很高的計(jì)算精度，使得其計(jì)算速度為普通算法的5-10倍，大大提高了鑄造分析的效能。
傳統(tǒng)FDM網(wǎng)格處理 先進(jìn)的CVM網(wǎng)格處理
依據(jù)合金相圖的材料數(shù)據(jù)庫(kù)
NOVACAST的材料庫(kù)具備熱流動(dòng)物理特性、機(jī)械物理特性等內(nèi)容，并依據(jù)合金相圖構(gòu)架完備的鑄造材料性能，使得材料數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確完善，其材料數(shù)據(jù)庫(kù)囊括數(shù)百種材料種類及數(shù)據(jù)，包括合金成分、密度變化、比熱、熱導(dǎo)熱容、粘度、傳熱系數(shù)、奧氏體及鐵素體等，所含材料類別。
功能全面的仿真體系
NOVACAST可模擬從金屬液澆注開始到產(chǎn)品最終成形的整個(gè)階段，從澆注、充型、凝固再到冷卻完畢，各個(gè)階段的成形現(xiàn)象及缺陷均可獲得直觀的結(jié)果。在鑄造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，同樣具有專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算功能。
工藝參數(shù)及方案優(yōu)化分析
NOVACAST全面的仿真模擬系統(tǒng)，可進(jìn)行鑄造工藝及模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，包括：
①澆鑄系統(tǒng)、排氣孔和溢流槽的位置及個(gè)數(shù)優(yōu)化；
②冒口的位置及大小優(yōu)化；
③冷鐵的布局優(yōu)化；
④模具冷卻及加熱管道布局方案優(yōu)化；
⑤鑄造工藝參數(shù)的優(yōu)化，包括澆注溫度、壓力、活塞、速度等
澆冒系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化
相關(guān)模塊
模塊1 Novasolid CV凝固分析模塊
鑄造凝固過程模擬模塊，主要用于分析求解各種鑄造工藝的凝固過程，預(yù)測(cè)凝固過程的多種缺陷，包括縮孔、疏松等。
模塊2 NovaFlow CV充型流動(dòng)分析模塊
本模塊進(jìn)行所有鑄造工藝的金屬液充型流動(dòng)過程分析，計(jì)算澆鑄溫度場(chǎng)、夾雜、粘砂、冷隔、澆不足、卷氣、偏析等缺陷，并可將縮孔結(jié)果輸出。
展開 
球墨鑄鐵的鑄造性能與鑄造工藝特點(diǎn)
但是由于爐前處理工藝及凝固過程的不同，球墨鑄鐵與灰鑄鐵相比在鑄造性能上又有很大的差別，因而其鑄造工藝也不盡相同。
一、球墨鑄鐵的流動(dòng)性與澆注工藝
球化處理過程中球化劑的加入，一方面使鐵液的溫度降低，另一方面鎂、稀土等元素在澆包及澆注系統(tǒng)中形成夾渣。因此，經(jīng)過球化處理后鐵液的流動(dòng)性下降。同時(shí)，如果這些夾渣進(jìn)入型腔，將會(huì)造成夾雜、針孔、鑄件表面粗糙等鑄造缺陷。
為解決上述問題，球墨鑄鐵在鑄造工藝上須注意以下問題：
（1）一定要將澆包中鐵液表面的浮渣扒干凈，最好使用茶壺嘴澆包。
（2）嚴(yán)格控制鎂的殘留量，最好在0.06%以下。
（3）澆注系統(tǒng)要有足夠的尺寸，以保證鐵液能做盡快充滿型腔，并盡可能不出現(xiàn)紊流。
（4）采用半封閉式澆注系統(tǒng)，根據(jù)美國(guó)鑄造學(xué)會(huì)推薦的數(shù)據(jù)，直澆道、橫澆道與內(nèi)澆道的比例為4：8：3。
（5）內(nèi)澆口盡可能開在鑄型的底部。
（6）如果在澆注系統(tǒng)中安放過濾網(wǎng)會(huì)有助于排除夾渣。
（7）適當(dāng)提高澆注溫度以提高鐵液的充型能力并避免出現(xiàn)碳化物。對(duì)于用稀土處理的鐵液，其澆注溫度可參閱我國(guó)有關(guān)手冊(cè)。對(duì)于用鎂處理的鐵液，根據(jù)美國(guó)鑄造學(xué)會(huì)推薦的數(shù)據(jù)，當(dāng)鑄件壁厚為25mm時(shí)，澆注溫度不低于1315℃；當(dāng)鑄件壁厚為6mm時(shí),澆注溫度不低于1425℃。
二、球墨鑄鐵的凝固特性與補(bǔ)縮工藝特點(diǎn)
球墨鑄鐵與灰鑄鐵相比在凝固特性上有很大的不同，主要表現(xiàn)在以下方面：
（1）球墨鑄鐵的共晶凝固范圍較寬。灰鑄鐵共晶凝固時(shí)，片狀石墨的端部始終與鐵液接觸，因而共晶凝固過程進(jìn)行較快。
展開 鑄造技術(shù)：圖解鑄造工藝全集
鑄造
液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法，通常稱為金屬液態(tài)成形或鑄造。
工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件
工藝特點(diǎn)：
1、可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。
2、適應(yīng)性強(qiáng)，合金種類不受限制，鑄件大小幾乎不受限制。
3、材料來(lái)源廣，廢品可重熔，設(shè)備投資低。
4、廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。
鑄造分類 ：
(1)砂型鑄造（sand casting）
砂型鑄造：在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。
工藝流程：
砂型鑄造工藝流程
技術(shù)特點(diǎn)：
1、適合于制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯；
2、適應(yīng)性廣，成本低；
3、對(duì)于某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。
應(yīng)用：汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件
(2)熔模鑄造(investmentcasting)
熔模鑄造：通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無(wú)分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。
工藝流程：
熔模鑄造工藝流程
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
1、尺寸精度和幾何精度高；
2、表面粗糙度高；
3、能夠鑄造外型復(fù)雜的鑄件，且鑄造的合金不受限制。
缺點(diǎn)：工序繁雜，費(fèi)用較高
應(yīng)用：適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度要求高、或很難進(jìn)行其它加工的小型零件，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片等。
展開 輪轂鑄造工藝與鍛造工藝的區(qū)別？
其實(shí)高端車貴有貴的道理，就拿一個(gè)汽車輪轂來(lái)說(shuō)，高端車上的輪轂的制造工藝就和普通的汽車完全不一樣。現(xiàn)在汽車上鋁合金輪轂的制造工藝主要分為鑄造和鍛造兩類，大家了解了這兩者的區(qū)別，就明白為什么高端車型會(huì)偏愛使用鍛造輪轂了！
輪轂的鑄造工藝
先說(shuō)鑄造工藝，可能大家都知道目前大部分車型上的鋁合金輪轂采用都是鑄造方式，但是鑄造輪轂還有三種不同的制造工藝，分別是重力鑄造、低壓鑄造和旋壓鑄造。
高端汽車輪轂
重力鑄造非常簡(jiǎn)單，將液態(tài)的金屬倒進(jìn)輪轂?zāi)＞咧欣鋮s成型就可以了，這種鑄造方式效率非常高，成本也最低，但是質(zhì)量比較差，由于輪轂的各部分分布不是很均勻，而且金屬內(nèi)部分子的密度比較低，所以輪轂的強(qiáng)度不高，碰撞后很容易出現(xiàn)斷裂的情況。低壓鑄造可以說(shuō)是在重力鑄造的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一個(gè)升級(jí)，將液態(tài)的金屬倒入模具之后，低壓鑄造工藝會(huì)給它施加一個(gè)恒定的壓力，這樣的話金屬的分子密度就會(huì)更高，輪轂成型之后會(huì)有更高的強(qiáng)度，而且低壓鑄造的工藝也非常成熟，所以目前大部分車型上的輪轂采用的都是低壓鑄造工藝。而旋壓鑄造就是將鑄造后的輪轂進(jìn)行一個(gè)二次加工，將輪轂?zāi)匾贿吋訜嵋贿呥M(jìn)行旋轉(zhuǎn)沖壓，這樣的話輪轂內(nèi)的金屬分子就會(huì)更加緊密，強(qiáng)度自然也就更高了。
輪轂的鍛造工藝
再來(lái)說(shuō)說(shuō)鍛造輪轂，鍛造輪轂的制造過程是先將鋁塊進(jìn)行加熱，到了一定的溫度后用鍛壓機(jī)壓成毛坯然后再將毛坯旋壓成型，相當(dāng)于鑄造輪轂來(lái)說(shuō)強(qiáng)度更高，而且鍛造輪轂使用的是軍事級(jí)鋁料，重量也更輕，鍛造輪轂還可以細(xì)分為一片式鍛造和多片式鍛造，一片式鍛造的意思是整個(gè)輪轂是一體成型的，重量輕可靠性好。
鋁合金輪胎鍛造示意圖
而多片式端到的輪輞和輪輻式分開的，這樣的好處是只更換輪輻就可以有一個(gè)新的輪轂樣式，不過相對(duì)一片式鍛造來(lái)說(shuō)，多片式鍛造會(huì)更重一些，對(duì)組裝的要求也比較。
展開 應(yīng)用3D打印陶殼模鑄模技術(shù)控制鑄造工藝金屬凝固行為及其縮孔
Control of Solidification Behavior and Shrinkage Porosity for Metal Casting Process based 3D Printing Ceramic Shell Mold
洪佩純
1、郭信宏
2、蔡和霖
3*
1金屬工業(yè)研究發(fā)展中心 金屬工藝研發(fā)處 熔鑄組 副工程師
2金屬工業(yè)研究發(fā)展中心 金屬工藝研發(fā)處 熔鑄組 副組長(zhǎng)
3蔡和霖，金屬工業(yè)研究發(fā)展中心 金屬工藝研發(fā)處 副組長(zhǎng)
摘要
利用積層制造技術(shù)于陶殼模鑄模設(shè)計(jì)，可依照鑄件質(zhì)量需求，制作出厚薄不均一陶殼模鑄模，達(dá)到控制冷卻速率及凝固時(shí)產(chǎn)生縮孔形成位置。藉由鑄造工藝仿真模塊建立及預(yù)測(cè)分析結(jié)果顯示，隨著澆冒口部分的陶殼模鑄模厚度增加，縮孔位置會(huì)朝向澆冒口端移動(dòng)，降低缺陷于鑄件內(nèi)部形成，對(duì)于鑄造工藝提供有效改善質(zhì)量的方法。
關(guān)鍵詞
噴膠工藝、陶殼模鑄模、鑄造工藝
前言
鑄造業(yè)是國(guó)內(nèi)重要基礎(chǔ)工業(yè)，廣泛應(yīng)用于金屬制品、機(jī)械零件等制造業(yè)。其中精密鑄造具有表面細(xì)致度高、尺寸精度佳與適用于多種合金鑄造優(yōu)勢(shì)，普遍應(yīng)用于航天、能源、生醫(yī)等高階產(chǎn)業(yè)用的小型零件開發(fā)為主。
近年來(lái)，隨著精密鑄件產(chǎn)品趨向復(fù)雜化(厚薄不均)、一體化及大型化應(yīng)用，對(duì)于鑄件尺寸精度與表面細(xì)致度提升需求日趨嚴(yán)苛。然而，傳統(tǒng)精密鑄造陶殼模鑄模工藝包含開立射蠟?zāi)！⒎磸?fù)沾漿淋砂、干燥、脫蠟、燒結(jié)等繁雜工序，以及無(wú)法控制模壁厚度；若產(chǎn)品開發(fā)屬于大型或厚薄不均的特性時(shí)，容易因?yàn)槟绦袨榭刂撇患眩斐设T件厚薄區(qū)凝固速率不同，于凝固速率小的區(qū)域因?yàn)槟绦袨樵斐审w積收縮，且無(wú)多余金屬液補(bǔ)充，即可觀察到該區(qū)域有鑄造縮孔現(xiàn)象發(fā)生[3]。
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