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準確的鑄造應力與變形模擬（熱應力與機械應力）在進行變形補償計算之前，首先要獲得準確的應力與變形計算結果。鑄件在澆注過程中，液態金屬在凝固和冷卻過程中產生的熱應力對鑄件的變形影響是非常大的。熱應力使冷卻較慢的厚壁處受拉伸，冷卻較快的薄壁處或表面受壓縮，鑄件的壁厚差別越大，合金的線收縮率或彈性模量越大，熱應力越大。定向凝固時，由于鑄件各部分冷卻速度不一致，產生的熱應力較大，鑄件就容易出現變形。

圖2 是鑄件自然凝固（僅模擬鑄件本體，未設置冒口、補貼、冷鐵、澆注系統等鑄造工藝）過程模擬，可以確定鑄件凝固的先后順序和最后凝固部位，為放置冒口、補貼和冷鐵提供了依據。 2.2 分型方案確定通常的鑄鋼汽缸為方便補縮水平中分面法蘭，是以水平中分面為分型面，整個鑄件位于下箱。

因此，同時凝固原則適用于以下情況：結晶溫度范圍大，容易產生縮孔的合金，例如錫青銅，對氣密性要求不高的鑄件，可采用同時凝固原則。壁厚均勻的鑄件，尤其是均勻的薄壁鑄件，應采用同時凝固原則。從合金性考慮，適宜采用定向凝固原則的鑄件，如果熱裂、變形成為主要生產矛盾時，也可采用同時凝固原則。同時凝固的缺點：在鑄件中心區域容易形成縮松，鑄件致密性相對較差。

關鍵詞：模流分析 工藝分析 模擬仿真 引言：鋁合金具有密度低、耐腐蝕、比強度高，熔點低、鑄造性能較好等優勢。但是鋁合金在鑄造過程中，由于其具有化學性質較活潑、凝固收縮的特性，使得鋁合金液在流動和凝固過程，易產生氣孔、縮孔等缺陷，會降低產品的機械性能，嚴重時會造成產品報廢。

圖3 鑄件首先，對沒有冷卻和冒口的鑄件進行凝固模擬。目的是確定熱節位置，并確定冷鐵和冒口的位置，以及冒口的尺寸。下圖顯示了凝固時的熱節粒子，分別以凝固時間、粒子ID和熱節大小來顯示。從這些圖直接看出熱節位置和形成縮孔缺陷的可能性。根據鑄件的幾何特征，放置冒口的位置很容易確定，如圖4右側所示。但是，底殼上有一些熱節，不適合放置冒口。

雖然客戶請專業人員對所試制鑄件做超聲探傷并未發現有內部缺陷，解剖結果也未發現縮孔缺陷。但對照其它相關資料及客戶提供的參考工藝，我們對這么重要的鑄件批量生產后一旦發生縮孔缺陷的后果甚為擔心，所以對圖1工藝進行了凝固模擬試驗，模擬結果如圖2。

，制作出厚薄不均一陶殼模鑄模，達到控制冷卻速率及凝固時產生縮孔形成位置。

ProCAST還具備一個更精細的模型來模擬氣孔位置，該模型通過精確計算枝晶收縮和氣體含量模擬出氣孔位置 應力分布與變形ProCAST具備獨特的熱、流動及應力耦合分析能力，并且，這種完全的耦合分析可以同時在同一網格上進行。ProCAST能夠檢查充型過程中產生的熱沖擊，以及凝固過程中鑄件和模具之間間隙的影響。

1.2 充型流動過程模擬分析 下環鑄造工藝參數如表2所示，模擬時采用相同的參數進行計算。 模擬時，需要對鑄件進行劃分，為了保證模擬精度與充型流動的準確性，網格尺寸至少需要小于最薄壁厚的二分之一，此處取 12 mm 圖2是下環鑄鋼件的充型流動圖，整體過程呈現一種由下而上的充型模式，并且充型過程比較平穩。

這種方法的原理是：冒口在補縮鑄件的過程中，質量向鑄件轉移，冒口體積不斷縮小，當凝固結束時，冒口體積減小，冒口的散熱面積由于中間縮孔總是位于冒口中間的位置，可以認為冒口的縮孔側面總的散熱面近似等于冒口頂面的散熱結果。即可近似認為冒口凝固結束時的散熱面積等于冒口凝固初始時的散熱面積。

FLOW-3D進行充型及凝固的模擬，通過卷氣、氧化物、縮孔…等缺陷判斷來進行優化。

問題： 最近遇到一個仿真項目：一個光滑薄板粘貼在基板上，要求評估膠粘凝固后平面的變形量。作為一位結構仿真工程師，關于膠粘凝固過程的仿真——膠水由液態變為固態，似乎和結構仿真沒什么關系，自己也不知道如何進行計算。

在凝固過程中，熔融金屬在充分填充模具中的空腔之前就已經完全固化，像冰晶一樣留下了針狀結晶的狀態。 換句話說，針狀晶體之間的空間成為了沙眼。 這種存在，具有形狀，大小不一，而且其深度和位置是隨機的，這就導致這種沙眼的修復變得十分困難。 E--收縮沙眼 當鑄件凝固時，無法保證定向凝固，導致熔融金屬的供應受到阻礙，這與金屬的凝固收縮相稱。

所獲得的鑄件產品是多晶體結構，晶粒生長方向也是隨機的。定向凝固，主要也是用于制造低壓渦輪零部件。基本原理是使用冷卻機構從一端吸收熱量，使得鑄件只沿著一個方向凝固。單晶凝固是鑄造工藝的特殊應用，只用于承受最高溫度的應用，比如高壓渦輪葉片，燃燒室零部件等。其原理跟定向凝固相同，控制凝固溫度梯度；區別是單晶需要使用籽晶，使得液態金屬凝固時，能夠沿著擇優晶向生長，最終獲得只有一個晶粒的產品。

由于鑄鋼凝固時液一固兩相區的區間較寬，因此呋喃樹脂砂鑄鋼時更易產生熱裂缺陷，尤其是框架結構件。　　　　3、用呋喃樹脂砂時，采用對甲苯磺酸作催化劑會增硫，從而加大熱裂傾向性。高溫金屬凝固時產生的收縮受到砂芯(型)較大的阻力，使鑄件產生應力和變形，而合金表面增硫，又降低了抗熱裂的能力。當應力或變形超過合金在該溫度下的強度極限或變形能力時，就會形成熱裂。　　

熔模鑄造在生產中較多采用糊狀模料，這主要由于糊狀模料比液態模料收縮小、凝固快、生產率高。在壓型一蠟模一鑄件的生產過程中，蠟模的尺寸穩定性和變形程度，極大地影響了鑄件的質量狀態。 針對易變形件要從第一道工序一射蠟就采用在蠟模中放入阻礙物限制收縮變形，開澆道根后粘澆道，壓蠟后在水中冷卻等有效措施，使蠟模處在一個良好的質量狀態之下。

01PART做橡膠工程仿真的同仁都熟悉一個難題：CAE軟件能輕松模擬橡膠材料超過200%、300%甚至更大的應變，但試驗室里傳統的多端夾持（例如十字形夾具、16爪夾具等）等雙軸拉伸設備，往往因機械夾持的固有限制，難以穩定、可靠地獲取大應變下的高質量等雙軸拉伸數據。

圖1 鋁合金薄壁殼體三維模型圖2 初步澆注系統三維模型1.2 原澆注系統數值模擬結果分析數值模擬結果預測鑄件會產生如圖3所示的縮松、縮孔缺陷，通過分析得出，產生縮松、縮孔缺陷的原因可能有以下兩個：①鑄件中段以及右端某些位置離內澆道的距離過遠導致補縮路徑過長，使鑄件難以得到補縮產生縮松、縮孔；②鑄件結構上存在一些難以順序凝固的復雜結構。

強度理論解釋鑄件在凝固以后產生的熱裂紋就很使人信服；同時，也可以用它來解釋鑄件在凝固末期產生的熱裂紋，即晶粒之間存在液膜時，而該處的強度和塑性又極低，當鑄件所承受的應力超過此時的材料強度極限時，就產生熱裂紋。 2、左把熱裂紋 （1）缺陷概述 左把(如圖11)是某設備上的一個熔模鑄件。材質ZG45；采用石英砂(粉)為耐火材料；以水玻璃為粘結劑的高強度型殼。