在航空航天領(lǐng)域的零件制造中，生產(chǎn)鎳基高溫合金制成的鑄件具有很大的成本和制造風(fēng)險(xiǎn)。想要制造無缺陷的零件，就要面臨昂貴的零件測(cè)試，這不僅在經(jīng)濟(jì)上影響成本和盈利能力，材料的浪費(fèi)和排放也會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。因此，鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝軟件數(shù)字化正在迅速接近制造業(yè)，鑄件供應(yīng)商也不例外。

基于鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝軟件數(shù)值鑄造模擬的解決方案可以預(yù)測(cè)臨界缺陷尺寸的形成，本期成功案例分享我們將介紹如來預(yù)測(cè)渦輪葉片的孔隙。

應(yīng)用故事

通過鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝軟件數(shù)值模擬熔模鑄造工藝來預(yù)測(cè)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(zhǎng)遠(yuǎn)來看，由于低質(zhì)量的鑄件耐用性不高，所以這些孔洞還會(huì)導(dǎo)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(dòng)機(jī)部件的使用壽命，對(duì)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(xì)描述至關(guān)重要。

更好利用鑄泰（上海）ProCAST鑄造工藝軟件

此次案例分享就拿渦輪葉片舉例。首先，將 2D 顯微鏡評(píng)估（通常用于評(píng)估工業(yè)環(huán)境中的孔隙率尺寸）與 3D 實(shí)驗(yàn)評(píng)估進(jìn)行比較，后者可以提供對(duì)控制缺陷形成機(jī)制的重要見解。通過評(píng)估孔隙率、等效直徑和孔隙中可接受的孔隙閾值進(jìn)行比較。其次，使用 3D 數(shù)據(jù)開發(fā)了自動(dòng)圖像分析，以驗(yàn)證對(duì) 2D 等效缺陷尺寸進(jìn)行分類的方法。所開發(fā)的自動(dòng)化工具的準(zhǔn)確度達(dá)到 85%。最后，渦輪機(jī)部件中識(shí)別的孔隙與使用鑄造模擬軟件的代表性模型得出的預(yù)測(cè)相關(guān)。通過對(duì)鑄造過程中金屬、模具和保溫包裹物的熱歷史的適當(dāng)描述，可以識(shí)別具有增強(qiáng)孔隙率的鑄造渦輪葉片的特定區(qū)域。

工程師找到了一種基于圖像處理技術(shù)自動(dòng)評(píng)估缺陷尺寸的方法。此外，所使用的標(biāo)準(zhǔn)通過樣本材料的 3D 渲染得到驗(yàn)證。我們使用鑄造仿真分析軟件來預(yù)測(cè)最容易形成孔隙的區(qū)域，作為熱力學(xué)數(shù)據(jù)的函數(shù)（凝固過程本質(zhì)上由溫度場(chǎng)決定，而溫度場(chǎng)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。

建立良好的鑄造模擬工藝可以很好地為航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件制造商帶來很大的好處，以不斷提高其零件的質(zhì)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(shè)計(jì)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(yàn)證的整個(gè)熔模鑄造工藝，必備的軟件功能列表包括：

1.自動(dòng)殼模生成

2.建模包裹層配置

3.輻射效應(yīng)

4.晶粒結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

5.殘余應(yīng)力預(yù)測(cè)

6.所有這些同時(shí)結(jié)合了合金、陶瓷殼和絕熱材料的熱力學(xué)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(shè)計(jì)，以提供具有高精度和高質(zhì)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