基于AnyCasting的叶轮铸造模拟及工艺设计优化*

蒲 生 邢世雄

(①黄冈师范学院机电与汽车工程学院，湖北 黄冈 438000；②湖北省中科产业技术研究院，湖北 黄冈 438000)

铸造铝合金具有优良的力学性能：无热裂倾向、铸造性能好、线收缩率小、易回收再生并且环保、气密性高等特点，在工业中应用前景广泛[1]。但在铝合金铸件的实际生产中，会有诸多缺陷产生[2]，因此铸造工艺方案设计对铸件实际生产至关重要[3]。铸造工艺方案的优劣[4]，成为了铸件在实际生产中品质和效率的关键影响因素[5]。与传统铸造工艺方案的确定相比，铸造CAE技术具有成本低、试制周期短、可以有效提高铸件质量[6]。近些年来，数值模拟技术越来越被国内外学者应用于铸造工艺仿真[7-10]。

数值模拟软件AnyCasting被广泛应用于分析铸造过程中金属液充型和凝固的信息,并预测铸造过程中出现的铸造缺陷以及其产生的位置等。而基于AnyCasting软件，可以通过优化铸造工艺系统，合理配置冷铁和冒口，来降低缺陷出现的概率，从而达到提高铸件质量的目的[11]。

本文以AnyCasting软件为数值模拟分析平台，针对材质为铝硅合金ZAlSi9Cu2Mg的某叶轮的铸造工艺方案进行了设计，并对温度场进行了数值模拟，得到了铸件的凝固顺序和概率缺陷参数分布图，预测了铸造中可能产生缺陷的位置。由此通过对铸造工艺系统方案的改进和优化，从而获得了叶轮的最优工艺方案。

1 铸件材质及结构特点分析

某叶轮材质为铝硅合金ZAlSi9Cu2Mg，铸件在实际生产中不允许存在裂纹、气孔、砂眼、缩松、缩孔等缺陷，根据国标GB/T 1173-1995[12]可知其化学成分见表1。……