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【摘 要】 近些年来，国内风电产品发展及极其迅速，同时对于高质量的铸造部件需求量也呈现直线上升趋势。然而以往的工艺设计已经难以满足相关要求。风电产品的具体工作环境存在较大的差异，对于适应性以及品质有着相对较高的要求，不仅要确保构件的完整性，还必须确保铸件自身的力学性能与微观组织满足相关需求。因此，分析CAE在风电铸件铸造工艺设计优化过程中的运用有着深远意义。
【关键词】 CAE；浇筑系统；工艺设计
对于存在的种种问题，铸造CAE技术可以解决。经过合理的铸造仿真，能够在工艺的设计期快速找出问题并很好地解决。同时利用铸造仿真还能够对数据完成有效处理以及分析等，通过预测可以防止产生缩孔和缩松等问题，并且优化设计与工艺过程已经成为铸造单位将高新科学技术作为核心融合以往生产模式的主要手法。其可以有效减小生产成本，加强企业的竞争力。
一、铸件设计思路
比如1.5MW风电轮毅，该铸件质量大致为9t，其中最大的壁厚是115mm，而高度是2230mm，常温型轮毂运用的材料是球墨铸铁EN-GJS-400-18U-LT（EN-JS1025） 或者QT400-18AL（GB/T 1348），并满足EN 1563最新标准中零下20℃冲击要求；低温型轮毂运用的材料是球墨铸铁EN-GJS-350-22U-LT（EN-JS1025）或者QT350-22AL （GB/T 1348），并满足EN 1563最新标准中零下40℃冲击试验要求。冲击试验是用准备的附铸试块完成的，主要是将附铸试块置于铸件中上臂最厚的位置。运用中频的感应炉进行熔炼，所有的材料利用优质的低硫废钢以及优质的增碳剂，确保铸件自身性能可以满足EN 1563标准的要求。除此之外，还应该设计全套的工装，这样才可以使工装的刚性需求满足有关工艺要求，尤其是无冒口的浇筑工艺。选择吠喃树脂砂的手工造型[1]。其中轮毅的轴孔一定要朝上，并且在轮毅叶片孔的核心部位进行分型，完成三箱造型。同时，一定要在明确上述工艺原则过后，才可以完成铸造工艺的科学设计，其中工艺设计主要包含了冷铁大小与分布以及出气冒口等多方面的设计，并且还要完成浇筑系统的设计。
二、工艺设计程序
（一）传统铸件工艺流程
三箱造型主要是通过圆盘面进行分型，然后利用内浇道顺着圆盘的端面引进型腔，其中砂芯总共只有三个。对于一号的砂芯而言，其处在圆筒的内部，而二号砂芯主要处在圆锥位置，三号砂芯在圆盘的内圆。选择的浇筑系统一般要利用分直的浇道设计，通过内浇口的切线进行引入，同时在顶部创建补缩冒口。
（二）传统工艺的仿真分析
在进行传统工艺的仿真过程中，充型时相对不平稳，由于在充型的过程中横浇道的截面相对比较大，而且在尾部难以进行充满，比较容易产生裹气[2]。另外分直浇道中的流量布局也不均匀，其中最外侧中内浇口的进水量比较小。充型不平稳如图1所示，缩松的布局状况如图2所示。
（三）浇筑系统的设计和计算
依据铸件自身的重量，明确具体的浇筑时间，然后运用经验公式，获取的具体浇筑时间是60s，其中内浇道完成浇筑的面积是104m2，选择12道的内浇道方式，利用耐火砖管进行排出。同时为了能够完成排渣，可以将浇注系统设计成为半开放和半封闭形式的系统，但是直浇道和横浇道以及内浇道之间的比例一定要选择为1.1：1.5：1，可以通过内浇道面积的合理计算获取横浇道以及直浇道的具体面积，主要利用底注的方法。
三、工艺的优化
铸件结构具备许多特点，比如说铸件的外圆盘相对偏薄，下部的圆筒位置壁相对较厚，在最大情况下可以达到80mm，同時热节主要集中于圆盘以及圆筒的连接位置。经过模拟以及观察研究，在确保铸件圆锥和圆盘部分可以完全凝固的基础上，可是圆盘和圆筒的连接位置中热节不问依然存在铁液并未冷却，从而造成该位置出现缩松[3]。对此，必须使该位置的铁液与其他相关位置同时完成冷却，或者是在一定程度上加快该位置的冷却速度，有效改进缩松情况。经过对结果的研究分析，同时完成大量的工艺改进与创新试验，总结出下述的改进方案：
首先，对横浇口进行压缩，然后取消分直浇口，在内浇口施加成10道，并且主要以分散热量为主。其次，在形成缩松位置添加冷铁，一共为四层，同时在直浇口位置的对面添加除渣的冒口。最后，浇注系统必须运用大孔流理论完成计算。
四、讨论
对仿真的获取的结果进行分析，运用新的工艺流程进行生产，可以提升铸件的合格率。由此可见，铸造CAE技术能够合理指导工艺流程的优化。首先，铸造CAE软件目前已可以对铸造时的金属液相关流程进行模拟，对于铸造时可能出现的缩孔以及缩松等相关问题完成准确的预测。其次。利用铸造CAE软件可以在一定程度上创新设计，同时对工艺流程完成改进。
五、结束语
总而言之，利用主要CAE软件具备较大的优势。其不仅可以在一定程度上降低工作人员的工作量，还可以有效提升铸造产品的合格率，在一定程度上减小研发周期。
参考文献：
[1]袁浩扬.用三维流动数值模拟技术进行浇注系统的分析研究[J].中国铸造装备技术，2013，（1）：48-51.
[2]柳百成，铸件凝固过程的宏观及微观模拟仿真研究进展[J].中国工程科学.2010，2（9）：29-37.
[3]黄建国.铸造CAE在卡盘铸件工艺优化中的应用[J].铸造，2012，（9）：924-925.
【关键词】 CAE；浇筑系统；工艺设计
对于存在的种种问题，铸造CAE技术可以解决。经过合理的铸造仿真，能够在工艺的设计期快速找出问题并很好地解决。同时利用铸造仿真还能够对数据完成有效处理以及分析等，通过预测可以防止产生缩孔和缩松等问题，并且优化设计与工艺过程已经成为铸造单位将高新科学技术作为核心融合以往生产模式的主要手法。其可以有效减小生产成本，加强企业的竞争力。
一、铸件设计思路
比如1.5MW风电轮毅，该铸件质量大致为9t，其中最大的壁厚是115mm，而高度是2230mm，常温型轮毂运用的材料是球墨铸铁EN-GJS-400-18U-LT（EN-JS1025） 或者QT400-18AL（GB/T 1348），并满足EN 1563最新标准中零下20℃冲击要求；低温型轮毂运用的材料是球墨铸铁EN-GJS-350-22U-LT（EN-JS1025）或者QT350-22AL （GB/T 1348），并满足EN 1563最新标准中零下40℃冲击试验要求。冲击试验是用准备的附铸试块完成的，主要是将附铸试块置于铸件中上臂最厚的位置。运用中频的感应炉进行熔炼，所有的材料利用优质的低硫废钢以及优质的增碳剂，确保铸件自身性能可以满足EN 1563标准的要求。除此之外，还应该设计全套的工装，这样才可以使工装的刚性需求满足有关工艺要求，尤其是无冒口的浇筑工艺。选择吠喃树脂砂的手工造型[1]。其中轮毅的轴孔一定要朝上，并且在轮毅叶片孔的核心部位进行分型，完成三箱造型。同时，一定要在明确上述工艺原则过后，才可以完成铸造工艺的科学设计，其中工艺设计主要包含了冷铁大小与分布以及出气冒口等多方面的设计，并且还要完成浇筑系统的设计。
二、工艺设计程序
（一）传统铸件工艺流程
三箱造型主要是通过圆盘面进行分型，然后利用内浇道顺着圆盘的端面引进型腔，其中砂芯总共只有三个。对于一号的砂芯而言，其处在圆筒的内部，而二号砂芯主要处在圆锥位置，三号砂芯在圆盘的内圆。选择的浇筑系统一般要利用分直的浇道设计，通过内浇口的切线进行引入，同时在顶部创建补缩冒口。
（二）传统工艺的仿真分析
在进行传统工艺的仿真过程中，充型时相对不平稳，由于在充型的过程中横浇道的截面相对比较大，而且在尾部难以进行充满，比较容易产生裹气[2]。另外分直浇道中的流量布局也不均匀，其中最外侧中内浇口的进水量比较小。充型不平稳如图1所示，缩松的布局状况如图2所示。
（三）浇筑系统的设计和计算
依据铸件自身的重量，明确具体的浇筑时间，然后运用经验公式，获取的具体浇筑时间是60s，其中内浇道完成浇筑的面积是104m2，选择12道的内浇道方式，利用耐火砖管进行排出。同时为了能够完成排渣，可以将浇注系统设计成为半开放和半封闭形式的系统，但是直浇道和横浇道以及内浇道之间的比例一定要选择为1.1：1.5：1，可以通过内浇道面积的合理计算获取横浇道以及直浇道的具体面积，主要利用底注的方法。
三、工艺的优化
铸件结构具备许多特点，比如说铸件的外圆盘相对偏薄，下部的圆筒位置壁相对较厚，在最大情况下可以达到80mm，同時热节主要集中于圆盘以及圆筒的连接位置。经过模拟以及观察研究，在确保铸件圆锥和圆盘部分可以完全凝固的基础上，可是圆盘和圆筒的连接位置中热节不问依然存在铁液并未冷却，从而造成该位置出现缩松[3]。对此，必须使该位置的铁液与其他相关位置同时完成冷却，或者是在一定程度上加快该位置的冷却速度，有效改进缩松情况。经过对结果的研究分析，同时完成大量的工艺改进与创新试验，总结出下述的改进方案：
首先，对横浇口进行压缩，然后取消分直浇口，在内浇口施加成10道，并且主要以分散热量为主。其次，在形成缩松位置添加冷铁，一共为四层，同时在直浇口位置的对面添加除渣的冒口。最后，浇注系统必须运用大孔流理论完成计算。
四、讨论
对仿真的获取的结果进行分析，运用新的工艺流程进行生产，可以提升铸件的合格率。由此可见，铸造CAE技术能够合理指导工艺流程的优化。首先，铸造CAE软件目前已可以对铸造时的金属液相关流程进行模拟，对于铸造时可能出现的缩孔以及缩松等相关问题完成准确的预测。其次。利用铸造CAE软件可以在一定程度上创新设计，同时对工艺流程完成改进。
五、结束语
总而言之，利用主要CAE软件具备较大的优势。其不仅可以在一定程度上降低工作人员的工作量，还可以有效提升铸造产品的合格率，在一定程度上减小研发周期。
参考文献：
[1]袁浩扬.用三维流动数值模拟技术进行浇注系统的分析研究[J].中国铸造装备技术，2013，（1）：48-51.
[2]柳百成，铸件凝固过程的宏观及微观模拟仿真研究进展[J].中国工程科学.2010，2（9）：29-37.
[3]黄建国.铸造CAE在卡盘铸件工艺优化中的应用[J].铸造，2012，（9）：924-925.