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鑄造CAE技術(shù)及其在航天航空鋁合金鑄件中應(yīng)用

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鑄造Ｃ Ｅ Ａ 技術(shù)　
及其在航天航空鋁合金鑄件 中應(yīng)用　
華中科技大

學(xué)材料成形與模具技術(shù) 國(guó)家重 點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （ 湖北武漢 ４ ０ ７ ）周建新 陳立亮 廖敦 明 劉瑞祥　 ３０４

摘　 要： 隨著計(jì)算機(jī)硬件條件的改善，鑄造ｃ Ｅ 　 Ａ　
技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用。本文介紹了 　 鋁合金低壓、壓鑄凝固模擬技術(shù)的數(shù)學(xué)模型，并給出了 　 華鑄ｃ　系統(tǒng)在航天航空鋁合金低壓鑄造、壓鑄上的應(yīng)　 Ａ Ｅ 用實(shí)例。應(yīng)用表明，現(xiàn)階段的鑄造凝固技術(shù)能夠準(zhǔn)確地　 預(yù)測(cè)鑄造充型凝固過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷，從而輔助工　 藝人員進(jìn)行工藝優(yōu)化，指導(dǎo)航天航空鑄件的生產(chǎn)。 　
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鑄造Ｃ Ｅ Ａ 技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)改造和提升傳　
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統(tǒng)鑄造技術(shù) ，對(duì)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(zhì)量有 著重要的作用 。它 的應(yīng)用　 和推廣必將為鑄造行業(yè)帶 來(lái)很 大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 ，尤　 其對(duì)于質(zhì)量要求高的航天航空鑄件 來(lái)說(shuō) ，鑄造 Ｃ Ｅ Ａ 技術(shù)　
有著更加重要 的意 義。 　

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華 鑄Ｃ 軟件 系統(tǒng) 采用 了有 限差分 法 ，其 流動(dòng) 場(chǎng)　 ＡＥ 數(shù)值分析是 基于 Ｓ Ｌ —Ｏ 方法 。該 系統(tǒng)采 用慣 性原理　 Ｏ ＡＶ Ｆ 和連續(xù)性原 理相 結(jié)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(guò)程模擬 中充分 考慮到 了重　 力及壓 力的影響 ，實(shí)現(xiàn) 了重力鑄造 與壓 力鑄 造下縮孔 、 　 縮 松缺 陷的定量預(yù)測(cè) 。 　

本 文首 先 介紹 了鋁 合金 低壓 、壓鑄 凝 固模 擬技 術(shù)　 的數(shù)學(xué)模型 ，在此基礎(chǔ)上給出 了華鑄Ｃ Ｅ Ａ 在航空航 天鋁　 合金低壓鑄造 、壓鑄 上的部分應(yīng)用實(shí)例 。 　

三　 應(yīng)用實(shí)例　

二 鑄造Ｃ Ｅ 　 Ａ 技術(shù)的數(shù)學(xué)模型　
液態(tài) 金 屬充型 凝 固過(guò)程 可看 作是 不 可壓縮 粘性 流　

華鑄Ｃ Ｅ Ａ 系統(tǒng) 已經(jīng) 國(guó)內(nèi)外近 ３０ ０ 家企業(yè)應(yīng)用 ，其 中 　

包含許多航空航天鑄件生產(chǎn)企業(yè)及研究院所。對(duì)于航空　
航天鋁合金壓鑄件而 言 ，，裹氣是一個(gè)主要的 問(wèn)題 ；對(duì)低　 壓鑄件而言 ，縮松是一個(gè) 主要 問(wèn)題 。采 用鑄造Ｃ Ｅ Ａ 系統(tǒng)　 進(jìn)行充型過(guò)程的凝 固模擬 分析 ，可以有效地預(yù)測(cè)裹氣 、 　 縮松缺 陷，縮短試制周期 ，降低試 制成本 ，提高鑄件 質(zhì) 　 量 。下面給 出在航空航天 鋁合金鑄件的應(yīng)用實(shí)例 ， 是企　 業(yè)采用華鑄Ｃ Ｅ Ａ 軟件 之前在產(chǎn) 品試制 中有 問(wèn)題 的工藝 方 　

體的流動(dòng)，它可以由動(dòng)量方程、連續(xù)性方程 、能量方程　
及體積 函數(shù) 方程來(lái)描述 。鋁合金鑄件 的凝固過(guò)程 ，就重　

力鑄造 來(lái)說(shuō) ，要考慮凝 固過(guò)程 中金 屬液 體在 重力作用下　 的流動(dòng) 補(bǔ)縮 ； 鋁合金低壓 、壓鑄而言 ，不僅要考慮重　 就 力的作 用 ，而且要考慮凝 固過(guò)程保 壓期 間壓力的作用 ， 　 可以用方程 （） ～ （）來(lái)描述 。 １ ５ 　

參蕩肛 　 工— 　

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