隨著計算機硬件水平的提高,鑄造CAE應用軟件對實際生產的指導作用越來越顯著。本文介紹了CAE應用軟件金屬型模塊的基本功能和原理,并給出了在航天航空行業(yè)中的CAE技術應用實例,應用表明該技術能夠準確地預測鋁合金輪轂鑄件中的縮松縮孔等鑄造缺陷,輔助工藝人員進行工藝優(yōu)化,指導實際鑄件生產。

    鑄造CAE應用技術是利用計算機技術來改造和提升傳統(tǒng)鑄造技術，對優(yōu)化鑄造工藝、縮短試制周期、降低鑄件成本，以及提高鑄件質量有著重要的作用。它的應用和推廣必將為鑄造行業(yè)帶來很大的經濟和社會效益，尤其對于質量要求高的航天航空鑄件來說，鑄造CAE應用技術有著更加重要的意義。

二、鑄造CAE技術的數學模型

    液態(tài)金屬充型凝固過程可看作是不可壓縮粘性流體的流動，它可以由動量方程、連續(xù)性方程、能量方程及體積函數方程來描述。鋁合金鑄件的凝固過程，就重力鑄造來說，要考慮凝固過程中金屬液體在重力作用下的流動補縮；就鋁合金低壓、壓鑄而言，不僅要考慮重力的作用，而且要考慮凝固過程保壓期間壓力的作用，可以用方程（1）～（5）來描述。

    華鑄CAE軟件系統(tǒng)采用了有限差分法，其流動場數值分析是基于S O L A-V O F方法。該系統(tǒng)采用慣性原理和連續(xù)性原理相結合的方法，比較合理地處理了自由表面的速度邊界條件，在凝固過程模擬中充分考慮到了重力及壓力的影響，實現了重力鑄造與壓力鑄造下縮孔、縮松缺陷的定量預測。

三、 應用實例

    華鑄CAE系統(tǒng)已經國內外近300家企業(yè)應用，其中包含許多航空航天鑄件生產企業(yè)及研究院所。對于航空航天鋁合金壓鑄件而言，裹氣是一個主要的問題；對低壓鑄件而言，縮松是一個主要問題。采用鑄造C A E系統(tǒng)進行充型過程的凝固模擬分析，可以有效地預測裹氣、縮松缺陷，縮短試制周期，降低試制成本，提高鑄件質量。下面給出在航空航天鋁合金鑄件的應用實例，是企業(yè)采用華鑄C A E軟件之前在產品試制中有問題的工藝方案，模擬結果與實際情況一致。

  1.在鋁合金壓鑄件上的應用

    圖1是某廠生產的鋁合金艙體壓鑄件原始工藝方案充型過程模擬結果，從模擬結果看，在圖1a所示位置容易產生裹氣，實際生產也表明了這點，后改進了工藝方案，消除了裹氣缺陷。

  2.在鋁合金低壓鑄件上的應用

    圖2是某單位生產的鋁合金連接器低壓鑄件，該工藝實際生產有縮松缺陷，所在位置與模擬結果圖2所示的孤立液相一致，后改進工藝消除了縮松缺陷。圖3所示是鋁合金平板低壓鑄件凝固過程不同時刻液相與縮松、縮孔的分布圖，模擬過程中不僅考慮到了重力作用，也考慮到凝固過程保壓期間的壓力作用。

四、結語

    鑄造過程的數值模擬技術為提高傳統(tǒng)鑄造行業(yè)產品質量、企業(yè)競爭力提供了有力的手段,國內采用數值模擬技術的鑄造廠家為數不多,而國外發(fā)達國家采用這一技術的企業(yè)高達50%。隨著世界經濟的一體化以及我國加入WTO,鑄造過程的數值模擬技術將顯得日益重要;最近幾年華鑄CAE軟件的應用情況也表明了越來越多的國內鑄造企業(yè)開始重視數值模擬技術,這將進一步推動鑄造過程的數值模擬技術的發(fā)展,從而為鑄造企業(yè)創(chuàng)造更大的經濟效益和社會效益服務。

    且鑄造過程數值模擬技術是利用計算機技術來改造和提升傳統(tǒng)鑄造技術,對降低產品成本、提高鑄造企業(yè)競爭力有著不可替代的作用,它的應用和推廣必將為鑄造行業(yè)帶來很大的經濟效益和社會效益。