铸造作为金属材料成形的重要手段之一,其铸件质量主要取决于铸造凝固过程中孔松缺陷的控制。因此需通过设计合理的补缩系统控制孔松缺陷,从而得到高质量的铸件。冒口的设计优化是补缩系统设计中极为重要的部分,通过传统设计方法可获得热节点的大小及位置等信息,虽然据此能设计冒口形状和尺寸,但缺少补缩路径的方向和长度信息,无法为冒口位置设计提供科学依据,导致设计的冒口可能并非最优。针对此,以铸钢件为例,重点研究了其补缩路径的计算方法。首先,建立了铸钢件凝固过程固-液界面表征模型,该模型以二维和三维温度场的数值模拟分析结果为基础,能够实现二维和三维空间中对不同时刻固-液界面的定量化表征。其次,提出了铸钢件凝固过程二维和三维空间补缩路径的计算方法。在二维空间中分16种情况对不同时刻固-液界面温度梯度的计算讨论分析;在三维空间中分十大类共64种情况对不同时刻固-液界面温度梯度的计算讨论分析。最终均根据PxtPjiij??????)1(对铸钢件进行补缩路径的计算,获得了铸钢件的补缩路径。最后,通过二维阶梯件应用实例表明,所提出的补缩路径计算方法能够获得补缩路径的方向和长度信息,并且利用该信息不仅能预测出热节点的位置,还能预测潜在的弥散缩松的位置。通过三维铸钢件计算实例表明,依据采用此方法计算的补缩路径预测的缩孔与实际位置吻合,从而说明了该方法的正确性,其研究能为补缩系统的进一步优化提供基础,为实际的工艺优化提供指导意义。