鑄造是一門歷史悠久的金屬熱加工工藝。

“十三五”期間，我國鑄件總產量呈中低速增長態勢，預計2020年的鑄件總產量將達到5500萬噸左右（摘自《中國鑄造行業“十三五”規劃解讀及中國鑄造業2015數據發布》）。

鑄造成型的工藝過程復雜，影響鑄件質量的因素很多，鑄件也容易出現縮孔、縮松、沖砂、澆不足等缺陷。在傳統的鑄造業中，工藝設計及鑄件質量的控制常常依靠經驗來處理，鑄造過程中金屬液的流動狀態以及凝固時的溫度、應力狀態等都不能直觀的表現出來。

隨著計算機技術的發展，應用計算機的計算技術可以模擬鑄造過程中的應力場、溫度場、流場等的變化情況，以及微觀組織晶粒的生成長大和形貌的可視化。

應用數值模擬技術，可以減少實驗室研究工作、研發周期和工藝優化的成本，對鑄造工藝參數進行優化，進而得到更加優質的鑄件。

數值模擬在鑄造業的發展歷史

進入21世紀，鑄造模擬技術在廣度和深度的長足發展主要表現在兩個方面：

①模擬計算功能由單一的應力場、溫度場、流場等向多場耦合發展，使得整個模擬過程更貼近鑄造的工藝過程，在鑄件及鑄造工藝整體優化設計方面起到了積極作用。

②仿真技術由宏觀向形成機理方面的模擬計算發展，借助數值模擬技術控制鑄件的組織形成和性能，已成為當下鑄造成型數值模擬的研究熱點之一。

鑄造業的數值模擬計算采用的基本方法通常是有限差分法(Finite Difference Method，簡稱FDM)和有限元法(Finite Element Method，簡稱FEM)。其中，有限差分法簡單、靈活以及通用性強，主要應用于鑄造充填流動的模擬計算。國內的鑄造模擬研究工作始于20世紀70年代末，根據對當前鑄造數值模擬軟件在中國鑄造企業的應用情況的調查和分析，據不完全統計，目前國內各類鑄造模擬軟件用戶超過300家，包括Procast、Magma、Flow3D、Anycast、JScast、華鑄CAE、清華FT-Star等等。幾款常用鑄造過程模擬軟件介紹

AFSolid計算方法：FDM主要功能：幾何建模，充型－凝固模擬適用工藝范圍：砂型、殼型、金屬型和熔模鑄造

CAM-CAST/S IMULOR計算方法：FEM主要功能：幾何建模，充型－凝固、鑄造微觀組織模擬適用工藝范圍：砂型、金屬型和熔模鑄造

Pro CAST計算方法：FEM主要功能：幾何建模，充型－凝固、鑄造微觀組織、殘余應力模擬適用工藝范圍：砂型、壓鑄、消失模鑄造，反重力、離心、連續、傾斜等澆注方法以及定向凝固和單晶熔模鑄造等

CASTCAE計算方法：FDM主要功能：幾何建模，充型－凝固、鑄造微觀組織模擬適用工藝范圍：砂型、殼型、壓鑄、V法、熔模鑄造

CASTVIEW計算方法：FEM主要功能：幾何建模，充型－凝固、鑄造微觀組織、殘余應力模擬適用工藝范圍：砂型、金屬型、壓鑄、低壓鑄造

MAGMA計算方法：FDM主要功能：幾何建模，充型－凝固、鑄造微觀組織、殘余應力模擬，鑄件鑄型變形模擬適用工藝范圍：砂型、金屬型、壓鑄、低壓鑄造

MAVIS DIANA計算方法：FDM主要功能：幾何建模、凝固模擬和壓鑄過程中的尺寸變化部重力鑄造－MAVIS壓鑄－DIANA

PASSAGE/POWERCAST計算方法：FEM主要功能：幾何建模，充型－凝固、鑄造微觀組織模擬適用工藝范圍：全部鑄造方法數值模擬常用于處理鑄造工藝設計不當的問題。如：

由于工藝設計的問題，導致鑄件加工余量大。工藝設計人員憑經驗難以控制變形問題，鑄造的加工余量一般比國外大1～3倍，導致鑄件的生產成本高，生產效率低。

由于工藝設計的問題，大型鑄鋼件和大型鋼錠在凝固結束后，在冒口根部、鑄件的厚大斷面存在宏觀偏析、晶粒粗大問題。

由于工藝設計的問題，出現裂紋、偏析、澆不足、卷氣、夾雜等缺陷，導致鑄件出品率和合格率低等問題。

因此，對澆鑄過程中一些流動和換熱的規律進行研究，從而設計出合理的鑄型、鑄件結構和澆注系統，選擇合適的鑄造工藝參數，最終減少鑄件缺陷，實現鑄造工藝的最優化。這樣既提高了鑄件的質量，又降低了鑄件廢品率，同時增加了模具的使用壽命。既然數值模擬能低成本且高效的解決鑄造業中的眾多問題，那么數值模擬在鑄造企業中為何至今還無法普及？

目前，國內鑄造企業應用鑄造過程數值模擬軟件，與國外先進鑄造企業還有很大差距。在具備規模的鑄造企業中，部分企業購置了數值模擬軟件，在新產品設計中、技術優化一定程度上采用了模擬技術，模擬結果也發揮了一定的作用。但是對模擬的認識還比較粗淺，模擬應用人員的層次還比較低，模擬配套的性能參數數據庫還很缺乏，軟件自帶數據庫與企業的情況不完全一致。除此之外，數值模擬分析是高技術分析，對使用人員有比較高的要求。使用軟件的人不僅要熟知鑄造工藝方面的知識，對生產現場也要非常熟悉；而且也應當對數值模擬軟件的相關原理和算法有一定的認識和理解，才能正確地使用軟件，得到具有借鑒意義的精確模擬計算結果。

近幾年數值模擬在我國鑄造業的發展，主要研究技術包括：成形鑄造過程數值模擬技術；包含熔煉、熱處理的鑄造成型全流程數值模擬技術；鑄造全過程的熱-力-缺陷分析檢測和反饋技術；鑄造合金和鑄造材料熱物性參數測量技術，建立豐富且完善的熱物性參數數據庫；基于數值模擬的智能化鑄造工藝設計與優化技術等。

經過大量專家學者的努力，數值模擬最終會與互聯網+、人工智能、智能裝備、數字化工廠、物聯網與在線檢測等技術相結合，實現鑄件成形制造過程中的實時工藝優化，鑄件組織、性能與使用壽命的預測，零件的質量的實時監控，產品研發周期大幅縮短，生產費用大幅降低，資源與能源消耗大量降低等。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数值范围_数值模拟在铸造业中的发展的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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