1铸造工艺设计

铸件材质为ZG35，属于铸造碳钢，主要化学成分为：w(C)＜0.40%，w(Si)＜0.50%，w(Mn)＜0.90%，w(S)＜0.04%，w(P)＜0.04%。造型材料为干砂，砂芯采用水玻璃砂。浇注温度为～℃。技术要求：铸件组织要致密，不得有影响其使用性能的缩孔、缩松、裂纹和气孔等铸造缺陷。

根据铸件的结构特点和使用要求，确定铸件的分型面和浇注位置，采用开放式浇注系统从铸件中支撑座的侧部引入金属液。同时在3个壁厚较大处加冷铁，在横浇道中部安放冒口。为了提高生产效率，采用1箱2件，见图1。

2铸件的凝固数值模拟

2.1凝固模拟的实现

采用ViewCast软件模拟凝固过程温度场、固相线分数、液态金属停止流动的时间以及充型过程中的速度场。利用Pro/E软件生成铸件的实体模型，将铸件模型保存为STL文件，将其导入ViewCast软件进行网格剖分。网格划分越细，计算结果越精确，但同时会导致计算时间过长。后桥铸件的网格单元数为万。计算前需设定铸件和铸型的铸造参数。浇注温度为℃，砂型和冷铁初始温度为20℃。

设定相关参数后，对铸件进行数值模拟计算。对计算过程中储存的温度场分布和缺陷位置，用图像处理技术生成虚拟铸件图，从而能直观地观察到铸件凝固过程和凝固结束后的缺陷分布状况。凝固过程和缺陷分布状况见图2、图3。缺陷分布与大小与工厂试制过程出现情况相同。

2.2讨论与分析

从图3中可知，在靠近直浇道的法兰盘附近的圆壁处有很大的缩松，因为此处需要进行机械加工，绝不允许有缩孔缩松缺陷；在铸件圆的铸肋处也有缩松缺陷，这样大大地降低了铸件的力学性能；端盖顶部也有缩松，但这不影响铸件的使用性能。

由图2可知，当凝固时间为s时，后盖大部分已经凝固；s时，可知冷铁的激冷效果比较好，已凝固部分把铸件分成几个补缩区；但s时，每个铸件上出现了3个孤立区域，因没有金属液的补充，这些区域必定要形成缩松缩孔、缺陷，这就是缺陷形成原因。

3工艺优化及模拟针

对原工艺所产生的缺陷，提出改进方案：在直浇道底部增设浇道，形成对圆壁的补缩通道；在每个铸件的铸肋出现缺陷处增设冷铁，通过增加其冷却速度形成合理的补缩通道。见图4。

从图5中可知，改进后的工艺能有效地消除铸件肋和圆壁处的缩孔、缩松缺陷。因铸件后盖不是重要受力部分，其力学性能要求不高，此处的缺陷可以用补焊的方式加以消除而不影响铸件的质量，而且能减少铸造工序与复杂程度。冒口和直浇道中的液态金属能顺利补缩铸件的液态收缩和凝固收缩，形成顺序凝固，因而能有效地消除缩松缺陷。将改进后的工艺方案应用于生产实践，生产出合格铸件。

4结论

通过对铸件的凝固模拟表明，ViewCast模拟软件能准确地观测出铸件产生缩松、缩孔的位置、大小。针对铸件出现的缺陷，通过改进浇注系统和增设冷铁来优化工艺方案，实现铸件的顺序凝固，从而实现消除或转移铸造缺陷。应用ViewCast模拟软件可优化铸造工艺，保证铸件质量，降低生产成本，缩短试制周期。