计算机在铸造中应用

计算机的广泛应用正从各方面推动着铸造业的发展和变革 , 它不仅可以提高 生产效率和降低生产成本 , 同时又能促使新技术和新工艺的不断出现 , 使铸造生产正在从主要依靠经验走向科学理论指导生产的阶段。
模拟分析及计算机辅助工程 (CAE) 的应用 , 可以科学地预测液体金属充型过程、凝固过程中的温度场及应力场 , 以及宏观缺陷和微观组织等。它可优化委宣过程 , 确保铸件质量 , 缩短试制周期 , 提高竞争能力 ; 可以在提高铸造生产手二的同时获得显著的经济效益。计算机在铸造技术中的应用在下述几个方面发声音前所未有的作用 .
1. 铸造工艺计算机辅助设计 (CAD) 技术主要实现以下功能 , 如铸件的 几何、物理量计算 ( 包括铸件体积、表面积、重量及热模数的计算 ) ; 浇注系统的设计计算 ( 包括选择浇注系统的类型和各组元的尺寸计算 ) ; 补缩系统的设计计算 ( 包括冒口、冷铁及合理的补缩通道的设计计算 ) ; 绘图 ( 包括铸件图、铸造工艺图、铸造工艺卡片等图形的绘制和输出 ) 。与传统的铸造工艺设计相比 , 采用计算机设计铸造工艺的特点是 : 计算准确、迅速 , 消除了人为计算误差 ; 能够大量储存并利用众多铸造工作者的经验 , 使得使用者能够设计比较合理的铸造工艺 ; 能够对铸造工艺方案进行优化以便确定最佳的方案 ; 具有自动打印记录并绘制各种技术文件的能力 。
2. 凝固过程数值模拟技术即用数值计算方法求解凝固成形的物理过程所对应的数学离散方程 , 并由计算机显示其计算的结果。这项技术诞生 30 多年来 , 近 10 年获得了很大的进展 , 在许多方面已达到实用程度 , 成为提高铸造业技术水平和铸件竞争能力的关键技术之一。可以实现的目标有 : 预知凝固时间、开箱时间、确定生产率 ; 预测缩孔和缩松形成的位置和大小 ; 预知铸型的表面及内部 的温度分布 , 方便铸型 ( 特别是金属型 ) 的设计 ; 控制凝固条件 , 为预测铸件应力、微观及宏观偏析、铸件性能等提供必要的依据和分析计算的数据。凝固过程 数值模拟不仅可以形象地显示液态充填型腔和在型腔中冷却凝固的进程 , 还可预 测可能产生的缺陷 , 所以可在制造计划现场实施前 , 综合评价各种工艺方案和参数 , 优化工艺方案 , 取代或减少现场试制 , 这对大型复杂形状或贵重材料凝固成形铸件的生产 , 其优越性和经济效益尤为突出 . 由于凝固过程数值模拟可以揭示 许多物理本质过程 , 所以也促进了凝固理论的发展, 近年来研究和发展的微观组织模拟 , 可预测晶粒大小和力学性能 , 可望在不久的将来用于生产实际。
3. 快速成形制造技术这是将 CAD 设计数据直接转化为实物的过程 , 它集成了 CAD/CAM 技术、现代数控技术、激光技术和新型材料技术 , 无需图样、元需进行传统的模具设计和加工 , 极大地提高了生产效率。目前已使用快速成形制 造技术在砂型铸造、熔模铸造和实型铸造中快速制出形状复杂的模样或用激光束直接将覆膜砂制成铸型 , 以便完成铸造生产。这种高新技术正在从根本上改变着 铸造生产中铸造模具制作的过程 , 表现出高效、优质的特点 。
4. 铸造工艺参数检测与生产过程的计算机控制计算机作为生产过程和凝固过程的控制手段已得到了广泛的应用 , 铸造生产工序繁多、工作条件相对恶劣、影响因素复杂 , 有必要在铸造生产中深入研究和广泛应用微型计算机检测与 控制技术。近年来 , 已经出现了很多用计算机分析生产过程的变化 , 用计算机选择最佳参数、调节控制生产过程 , 使铸造生产实现自动化 , 从而达到稳定铸件质量 , 提高劳动生产率 , 降低铸件成本的范例。目前新一代的造型生产线已采用计 算机控制 , 以计算机为基础的自控系统己用于熔化、浇注、砂处理、质量检验等工序中。采用计算机技术是生产高质量铸件的必备条件,也是铸造过程控制的主要发展方向。