1138im FO U N D R V工艺技术Vol.68 No.10 2019
基于EKK C A P C A S T球墨铸铁曲轴
胡波*1，田迎新2，翟柏顺2，王行法2，余宁1，曾小勤1，李德江1
(1.上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240; 2.上海圣德曼铸造有限公司，上海201805 )
摘要：采用EICK C A P C A S T铸造模拟软件模拟球墨铸铁曲轴铸造过程，与A nycasting软件对比 分析充型和凝固过程中可能产生缺陷的位置和缺陷大小。模拟结果表明，铁液充型平稳，无 飞溅现象；凝固时在曲轴第三主轴颈心部存在较大孤立熔池区，易在此产生缩松缩孔缺陷。 梦溪学林
根据模拟结果提出相应优化措施，将浇注温度由1400 T降低为1390 在第三连杆颈处增
加冷铁，加速第三主轴颈冷却速度。再次模拟结果表明，第三主轴颈孤立熔池区消失，缩松
缩孔缺陷得到消除。E K K C A P C A S T中精细的网格划分和精确的有限元算法为实现对缩松缩
孔缺陷的定量分析提供了可能。
关键词：球墨铸铁；曲轴；铸造模拟；缩松
作者简介：
胡波（1995-)，男，苗族，硕士生，主要研究合金铸 造工艺优化问题。E-m a il: 1969220462@qq
长白山日报电子版通讯作者：
方舟子 李开复余宁，男，E-m a il:N in g yu 2005@hotm ail
计算模拟技术结合流体力学和凝固理论的长足发展，促进了铸造工艺计算模拟 技术的广泛应用。目前最常用的铸造模拟软件除了P ro C a s t、M A G M A、A d stefan nt 外，还有人町^也以2]、£1^0厶？0八81'等。铸造模拟可以分析充型与凝固过程中可 能出现的缩松、氧化夹渣、卷气等缺陷，对浇注条件和浇注系统进行优化，然后再 次模拟验证，消除铸造缺陷，达到缩短研发周期，降低工艺试验成本的目的。
田迎新等人P1利用A n y c a s tin g软件对曲轴的铸造过程进行模拟，预测的缩松位置 与实际的结果相
符，并在热节位置增加冷铁改变凝固顺序，成功解决了疏松问题。刘若星等人131利用A n y ca stin g软件对大型矿山机械中的耐磨件进行铸造模拟，分析后 采用增大冒口尺寸的方法达到了消除缩松缺陷的目的。陈德平等人[41利用ProC ast对风 力发电机轴承座铸造工艺进行模拟，成功预测铸件缩松缺陷的位置，对铸件铸造工 艺方案优化后有效减少了缩松，降低了废品率和生产成本。目前，采用A n y c a stin g、ProC ast等软件模拟铸造过程的文章较多，而运用E K K C A P C A S T软件的案例很少。
E K K C A P C A S T软件是使用四面体有限元技术的铸造模拟分析软件。其特点是计 算模拟精确高效，计算速度快及使用方便。适用于压力、离心、砂型以及消失模铸 造。该款软件易于建模，采用有限元算法所建的模型准确，最接近三维C A D模型。因此，采用E K K软件建立的模型比其他软件的要准确许多[51。
本文采用E K K C A P C A S T模拟分析了球墨铸铁曲轴在铸造充型和凝固过程中可 能产生的缺陷，并提出相应的改进措施，对浇注条件和浇注系统进行优化。非诚勿扰18期
中图分类号：TG255
文献标识码：A
文章编号：10014977(2019) 10-1138-05
收稿曰期：
2019-04-24收到初稿，2019-06-28收到修订稿。1计算模拟过程
1.1 J M a tP r o计算材料热物性参数
npo球墨铸铁Q T820-3在模拟软件数据库中没有与之对应的数据，为了计算结果反应真实情况，根据成分采用材料性能模拟软件JM a tP ro对曲轴材料的密度、热导率、膨 胀系数、表面张力、比热等热物性参数进行计算。其中潜热为258 J/g，固相点温度为1 140尤，液相点温度为1 164尤。
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