铸造CAE模拟分析低压铸造泵轮缩松缺陷

《铸造CAE模拟分析低压铸造泵轮缩松缺陷》是一篇关于铸造工艺优化的学术论文，主要探讨了在低压铸造过程中泵轮部件出现的缩松缺陷问题，并通过计算机辅助工程（CAE）技术进行模拟分析。该论文旨在通过数值模拟手段，深入研究缩松缺陷的形成机理，为实际生产中减少或消除此类缺陷提供理论依据和技术支持。

论文首先介绍了低压铸造的基本原理及其在现代工业中的应用背景。低压铸造是一种利用低压气体将熔融金属压入铸型的工艺方法，具有成形质量高、结构致密等优点，广泛应用于汽车、航空航天等领域。然而，在实际生产中，由于凝固过程中的温度梯度和冷却速度不均匀，容易导致缩松缺陷的产生，影响产品的力学性能和使用寿命。

针对这一问题，论文引入了CAE技术，即计算机辅助工程，作为解决铸造缺陷的重要工具。CAE技术通过建立物理模型并进行数值计算，能够预测铸造过程中的温度场、应力场以及流动场的变化情况，从而帮助工程师优化工艺参数，提高产品质量。

在论文的研究方法部分，作者采用有限元法对低压铸造过程进行了建模和仿真。通过设置合理的边界条件和材料参数，构建了泵轮铸件的三维几何模型，并利用商业软件对整个铸造过程进行模拟分析。模拟结果包括温度分布、凝固顺序、液态金属流动路径以及可能发生的缩松区域等关键信息。

通过对模拟结果的分析，论文揭示了缩松缺陷的形成机制。研究表明，缩松主要发生在铸件厚壁部位或最后凝固区域，这些区域由于冷却速度较慢，导致局部体积收缩无法得到充分补偿，从而形成空洞或疏松结构。此外，论文还指出，浇注系统的设计、模具的热传导特性以及冷却系统的布置等因素都会对缩松缺陷的产生起到重要作用。

为了验证模拟结果的准确性，论文还进行了实验验证。通过实际浇注试验，获取了铸件的宏观组织和微观结构数据，并与模拟结果进行对比分析。结果表明，模拟预测与实际试验结果基本一致，说明所建立的CAE模型具有较高的可信度和实用性。

在论文的结论部分，作者总结了低压铸造过程中缩松缺陷的形成原因，并提出了相应的改进措施。例如，优化浇注系统设计，改善金属液的填充能力；调整模具的冷却方案，加快厚壁区域的冷却速度；以及合理控制浇注温度和压力参数，以减小温度梯度和收缩应力。

此外，论文还强调了CAE技术在铸造工艺优化中的重要性。通过数值模拟，可以在产品设计阶段就发现潜在的问题，避免因缺陷导致的返工和成本浪费。同时，CAE技术的应用也有助于缩短研发周期，提高生产效率。

总体而言，《铸造CAE模拟分析低压铸造泵轮缩松缺陷》这篇论文为低压铸造工艺的优化提供了科学依据和技术支持，具有重要的理论价值和实际应用意义。随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，CAE技术将在铸造行业中发挥越来越重要的作用，推动制造业向更高效、更高质量的方向发展。