在航空航天領域的零件制造中，生產鎳基高溫合金制成的鑄件具有很大的成本和制造風險。想要制造無缺陷的零件，就要面臨昂貴的零件測試，這不僅在經濟上影響成本和盈利能力，材料的浪費和排放也會對環(huán)境造成影響。因此，數(shù)字化正在迅速接近制造業(yè)，鑄件供應商也不例外。

MTU 航空發(fā)動機公司是航空航天領域的數(shù)字化領導者之一，該公司的制造工藝工程師采用了一種基于鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝仿真模擬軟件數(shù)值鑄造模擬的解決方案，通過該解決方案可以預測臨界缺陷尺寸的形成，本期成功案例分享我們將介紹MTU航空發(fā)動機公司如何通過鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝仿真模擬軟件數(shù)值模擬熔模鑄造工藝來預測渦輪葉片的孔隙。

案例故事

通過鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝仿真模擬軟件數(shù)值模擬熔模鑄造工藝來預測縮孔、縮松

縮孔縮松是熔模鑄造過程中在特定凝固條件下形成的常見制造缺陷。這些孔洞也是主要的裂紋萌生源。從長遠來看，由于低質量的鑄件耐用性不高，所以這些孔洞還會導致鎳基高溫合金的疲勞壽命縮短。 因此，為了保證高功力航空發(fā)動機部件的使用壽命，對所含孔隙率（孔隙尺寸、縮松的互連性及其在零件中的位置）的詳細描述至關重要。

高效利用數(shù)字化鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝仿真模擬軟件鑄造模擬軟件

此次案例分享就拿渦輪葉片舉例。首先，將 2D 顯微鏡評估（通常用于評估工業(yè)環(huán)境中的孔隙率尺寸）與 3D 實驗評估進行比較，后者可以提供對控制缺陷形成機制的重要見解。通過評估孔隙率、等效直徑和孔隙中可接受的孔隙閾值進行比較。其次，使用 3D 數(shù)據開發(fā)了自動圖像分析，以驗證對 2D 等效缺陷尺寸進行分類的方法。所開發(fā)的自動化工具的準確度達到 85%。最后，渦輪機部件中識別的孔隙與使用鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝仿真模擬軟件的代表性模型得出的預測相關。通過對鑄造過程中金屬、模具和保溫包裹物的熱歷史的適當描述，可以識別具有增強孔隙率的鑄造渦輪葉片的特定區(qū)域。

我們找到了一種基于圖像處理技術自動評估缺陷尺寸的方法。此外，所使用的標準通過樣本材料的 3D 渲染得到驗證。我們使用鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝仿真模擬軟件來預測最容易形成孔隙的區(qū)域，作為熱力學數(shù)據的函數(shù)（凝固過程本質上由溫度場決定，而溫度場又由熱和幾何方面決定）。本文描述的方法可以作為表征孔隙區(qū)域的方法。

值得一提的是，建立良好的鑄造模擬工藝可以很好地為航空發(fā)動機零件制造商帶來很大的好處，以不斷提高其零件的質量和壽命，從而有助于使航空零件更具可持續(xù)性。

6 種鑄造模擬軟件功能

為了確保輕量化設計和新材料的可鑄性，您需要能夠涵蓋從可鑄性檢查到工藝開發(fā)直至全面工藝驗證的整個熔模鑄造工藝，必備的軟件功能列表包括：

1.自動殼模生成

2.建模包裹層配置

3.輻射效應

4.晶粒結構預測

5.殘余應力預測

6.所有這些同時結合了合金、陶瓷殼和絕熱材料的熱力學材料特性

這將使制造工程師能夠有效地開發(fā)和控制工藝設計，以提供具有高精度和高質量的鑄件。更不用說控制成本并提高盈利能力了。

審核編輯 黃宇