（中铁山桥集团有限公司，河北省 秦皇岛市 066200）
摘要：华铸CAE软件可以准确模拟铸造过程中产生的缩孔、缩松缺陷，应用华铸CAE工艺模拟软件，对拼装辙叉充型和凝固过程进行工艺模拟，判断出最适合的浇注方式，大大缩短了试制周期。节约了生产成本的同时产品质量也得到了保障。
关键词：华铸CAE；铸造；工艺
Application of Hua Zhu CAE in Process Design of Assembly Frog
ZHANG Xiao-yu,GAO Yan-wen
(China Railway Shanhaiguan Bridge Group Co.,Ltd，Qinhuangdao,Hebei 066200)
Abstract：The CAE software can accurately simulate the shrinkage and shrinkage defects produced during the casting process. The simulation software is used to simulate the filling and solidification process of the assembly frog, and the most suitable pouring method is judged, and the trial production period is greatly shortened. The production cost is saved while the product quality is guaranteed.
Key words：Hua Zhu CAE；casting；technology
生产成本的降低是所有企业追求的目标，铸造业同样重视。传统铸造工艺对技术人员经验依赖较大，且生产需要试制，不仅生产周期长，还增加了不必要的生产成本。如何能提高效率、准确地设计铸造工艺成为摆在各铸造生产厂家面前的难题。随着计算机技术的飞速发展，计算机辅助设计开始越来越多地应用到工程设计和生产加工中去，本文通过应用华铸CAE软件在拼装辙叉铸造部分不同浇注方案进行工艺模拟，分析缩孔、缩松数据，通过对比，得到最适宜的工艺方案。
一、铸件结构及工艺特点分析
拼装辙叉铸造部分结果如图1所示，铸件重0.8t，属于厚大长件，易产生，缩孔、缩松缺陷。
图1 拼装辙叉铸造部分三维图
经过测算，在热节处设置冒口，配合外冷铁，设计了趾端浇注和跟端浇注两种浇注方式的工艺方案，如图2、图3所示。在边界条件一致的情况下，模拟验证那种浇注方式更优，从而进一步优化工艺方案。
二、两种工艺方案的比较
拼装辙叉铸造部分尺寸为3360×300×170 材质为ZGMn13，砂型重力铸造，为准确模拟缩孔、缩松缺陷，剖分网格尺寸选为5mm。依据生产实际情况设定铸造工艺参数，对铸件型腔钢水流动、凝固后缩孔、缩松情况进行模拟。
从充型过程来看，两种浇注方式没有明显区别，钢水在进入型腔后气卷、充型时间等相差不大，均可满足工艺需要。
充型过程不仅要看体积填充，还要观察流动速度，才能准确判断充型过程的可靠性。
a充型50% b充型90% a充型50% b充型90%
图6趾端浇注流动速度模拟 图7跟端浇注流动速度模拟
从钢水流动速度模拟结果可以看出，跟端浇注的钢水在进入型腔后其局部流动速度小于趾端浇注方案，由此可以判定，跟端浇注方案钢水在进入型腔后其平稳性要略好与趾端浇注方案，在充型时间基本一致的情况下，钢水流动越平稳其产生铸造缺陷的几率也就越低，气卷、湍流等现象也会减少很多，因此从钢水流动速度角度判定，跟端浇注优于趾端浇注。
通过充型过程工艺模拟判断了钢水的流动参数，下面通过凝固过程的工艺模拟，观察不同浇注方式对缩孔、缩松产生的影响。
通过定量缩孔模拟分析，趾端浇注工艺方案，在铸件内共产生53个缩孔，103块缩松，孔单元总体积3.15kcc,松单元总体积2336.58kcc。跟端浇注工艺方案，在铸件内共产生38个缩孔，82块缩松，孔单元总体积2.65kcc,松单元总体积1805.22kcc。由此可见，跟端浇注方案缩孔、缩松缺陷的发生几率明显小于趾端浇注工艺方案。
通过以上工艺模拟过程的对比，可以看出跟端浇注方式要优于趾端浇注方式，因此，确定跟端浇注方案为最终工艺方案，并对跟端浇注方式的工艺方案进行改进，形成最终的工艺设计方案。
结论
华铸CAE软件能够很准确地预测高锰钢辙叉在充型、凝固过程中可能产生的各种缺陷的倾向,按照模拟结果设计的工艺方案生产的产品没有工艺上的质量问题，大大缩短了产品试制周期，降低了生产成本。减少了工艺设计对经验的依赖。
参考文献
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论文作者:张晓宇 高彦雯
论文发表刊物:《知识-力量》2018年9月下
论文发表时间:2018/9/27
标签：工艺论文; 缩孔论文; 辙叉论文; 钢水论文; 方案论文; 铸件论文; 方式论文; 《知识-力量》2018年9月下论文;