基于ProCAST的箱体铸造工艺设计及优化

Design and Optimization of Case Casting Process Based on ProCAST

利用ProCAST对箱体的铸造工艺进行数值模拟分析,根据铸件充型和凝固的温度场、充型时间及缺陷分布,对初始铸造工艺进行优化。箱体内部因功能需要结构复杂,最大壁厚为12 mm,最小壁厚为6 mm,主要壁厚为6 mm。结合理论计算和实际生产,确定箱体铸件的浇注温度为1350℃,浇注时间为6.5 s。箱体的材质为QT400-18。初步设计了两种中间式浇注系统:方案一采用单侧双内浇道方式,方案二采用双侧四内浇道方式;使用Pro-CAST仿真软件分别对两种浇注系统的浇注过程进行初步模拟。经分析模拟结果的充型过程、缺陷分布,最终选择方案二。结合初步模拟结果,有针对性提出铸造工艺改进方案:(1)铸件顶部存在金属液浇不足情况,因而在铸件上端添加明冒口;(2)铸件法兰和端面热节处沿圆周分布着缩孔缩松缺陷,因而在铸件法兰和端面添加暗冒口,法兰处添加与铸件外形吻合的冷铁。对改进方案进行进一步模拟,铸件顶部位置充型完整,通过原位切片对比能够观察到优化后法兰和端面热节处铸造缺陷体积减小,分布由集中转向分散。通过优化设计得到箱体可行的铸造工艺方案。