材料热成型是一个很复杂的变化过程,所以铸件品质很难控制。在这个过程中,材料经液态流动充型、凝固结晶、固态流动变形、相变、再结晶和重结晶等多种微观组织变化及缺陷的产生与消失等一系列复杂的物理、化学、冶金变化,而最后成为毛坯或构件。另一方面,大型复杂铸锻件热成型工艺的设计长期依赖人员的经验和素质,导致了铸造工艺的优劣很难预判。传统的铸造工艺设计都是由人工进行的,不可避免地存在一些问题:对工艺设计人员要求高;工作量大,效率低下;CAD工艺设计工程师之间难于信息共享以及保证数据的准确性;……。
传统材料成型控制如大型复杂铸锻件的热成型,在试制和生产阶段,因为没有应用仿真手段,只能凭借经验一遍遍地试验不同的工艺方案(试错法),再进行不断地改进,直至成功。有些新产品的试制时间甚至需要数月乃至几年,特别是在复杂工况条件服役下的零部件更是如此,由于验收条件高,其间不仅过多地消耗人力、物力、财力、时间,而且直接影响着装备制造的数量和质量,乃至国民经济的发展。热成型过程仿真的应用不但能有效地进行仿真分析及检测,确定产品零部件的相关技术参数,发现产品设计和制造过程中的问题和缺陷,优化产品的设计及生产工艺,而且能够缩短开发周期,降低开发成本。船舶柴油机缸体铸造工艺仿真分析如图1所示,船舶柴油机连杆锻造仿真分析如图2所示。
图1 船舶柴油机缸体铸造仿真分析
图2 船舶柴油机连杆锻造仿真分析
因此,彻底改变过去那种“睁眼造型,闭眼浇注”的被动落后生产技术状况,应用先进的模拟软件进行工艺仿真成为现代热加工发展的一个重要方向。针对大型复杂铸锻件开展成形工艺试验及验证,通过筛选比较,最终确定出优化的成形工艺方案极有必要。同时,现代工业呼唤热成型工艺仿真软件给与技术上的支撑和保障,当前不少大型企业及外贸铸锻件产品在产品验收或合同条款中,明确要求其关键件的制造必须经过热成型模拟仿真环节,以保证产品的成品率、可靠性及批产稳定性。铸锻件研制现行的工艺验证流程如图3所示。加入仿真技术的工艺验证流程如图4所示。
图3 现行的工艺验证流程简图
图4 加入仿真技术的工艺验证流程简图