铝镁合金消失模铸造技术研究及应用新进展


2009 年第 5 期 2009 年第 5 期 2009 年 10 月

铸 造 设 备 与 工 艺
FOUNDRY EQUIPMENT AND TECHNOLOGY Oct.2009 №5 铸造设备与工艺

消失模与 V 法铸造 · ·

铝镁合金消失模铸造技术研究及应用新进展
樊自田,赵 忠,蒋文明 (华中科技大学材料学院,湖北 武汉 430074 )
摘 要:阐述了铝镁合金消失模铸造技术的现状,重点介绍了铝镁 合 金 消 失 模 铸 造 在 浇 注 充 型 、振 动 凝 固 、

压力凝固、壳型铸造等技术研究方面的新进展。 作者认为,消失模铸造铝镁 合 金 ,必 须 重 点 解 决 针 孔 、缩 松 等 缺 陷,提高液态合金的充型能力和铸件的力学性能。 关键词:消失模铸造;复杂铸件;绿色铸造;铝镁合金;技术进步 中图分类号: TG249.6 文献标识码:A 文章编号:1674-6694 (2009 )05-0001-05

New Advancements in Research and Application of Al Alloys and Mg Alloys by the Lost Foam Casting Process
FAN Zi-tian, ZHAO Zhong, JIANG Wen-ming
(School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan Hubei 430074 ,China )

Abstract :This paper described the present situation of Al alloys and Mg alloys under lost foam casting (LFC) process and mainly introduced the new advancements on pouring and filling,vibration solidification,pressure solidification,shell casting,etc.The authors considered that the pinhole and shrinkage porosity casting defects must be emphatically solved for the Al alloy and Mg alloy of LFC,and the filling ability of molten alloy and mechanical properties of castings must also be improved. Key Words : lost foam casting (LFC ),complex castings , green casting ,Al alloys and Mg alloys ,technology advancement

消失模铸造又称实型铸造,它是采用与所需铸 件 形状、 尺寸相 同 的 泡 沫 塑 料 模 代 替 铸 模 进 行 造 型,泡沫模样 不取出呈实 体 铸 型 ,浇 入 金 属 液 汽 化 并取代泡沫模样后形成理想的铸件的铸造技术,被 称为 是“代表 21 世纪 的铸造 新 技 术 ”和 “铸 造 中 的 绿色工程”
[1~3]

1

消失模铸造技术研究及应用现状 自 上 世 纪 60 年 代 消 失 模 铸 造 技 术 问 世 以 来 ,

其应用过程经过了快速成长、 已开始进入成熟期, 如图 2 所示。 国外铝合金消失模技术的大规模应用 是在上世纪 90 年代初,尤其在美国、德国等发达国 家的汽车行业应用广泛,第一条消失模生产线是通 用汽车公司的纽约 Massena 公司建于 1985 年,今天 仍在生产。 接着福特汽车公司和约翰迪尔公司,以 及德国的宝 马公 司 、 英 国 的 斯 坦 顿 、 北 爱 尔 兰 的

。 消失模铸造已在汽车发动机的缸体、

缸盖、电机壳体等复杂零件的铸造中获得了广泛应 用 (如图 1 所示)。 本文就结合作者的最新研究成 果,对 “铝镁合金消失模铸造技术研究及应用”做一 评述。

Montupet 公司、意大利 的 Franco Tosi (Casti SpA )公
司、法国雪铁龙的 Charleville 公司等先后建成最新的

a )发动机缸体铝合金
消失模铸件及模样

b )电机壳体镁合金
消失模铸件及模样

图1

消失模铸造的模样及铸件

收稿日期:2009-05-25 作者简介:樊自田(1962- ), 男 , 教授 , 博导。 基金项目:国家高技术研究发展计划(863 计划)资助项目 (2007AA03Z113 )

年份

图2

消失模铸造技术的应用趋势

· 1 ·

Oct.2009

№5

铸 造 设 备 与 工 艺

2009 年第 5 期

铝合金消失模铸造生产线。 据文献报道 [4],美国估计 到 2009 年铝合金消失模铸造产量将达到 220 000 t, 将是消失模铸铁产量的一半。 在上世纪 90 年代中期, 我国的消失模铸件产 量很少,最近几年消失模铸造发展才进入快速发展 期。 铸铁件的消失模铸造生产技术在我国已基本成 熟,铸钢件(除低碳钢件的渗碳缺陷控制外)的消失 模铸造技术在我国也基本掌握。 据统计 2007 年中 国消失模铸件产量达到 64.8 万 t , 其产量和企业数 量均列世界第一 。 但铝合金消失模铸件的产量达
[5]

消失模铸件至关重要,尤其是薄壁铝、镁合金铸件。

2)铝镁合金消失模铸造的浇注温度高达 750 ℃~ 780 ℃ ,此高温下,铝合金的吸 氢严重,易 使铸件产
生 针孔等缺陷 ;而镁合金的 氧 化 燃 烧 严 重 ,铸 件 缩 松多。 这也是我国铝镁合金消失模铸造技术目前未 过关的主要困难。

3) 铝镁合金消失模铸造需要低温气化的泡沫
模样材料,但泡沫模样材料的研究方面我国进行的 研究工作较少。 另外,研制适合铝镁合金消失模铸 造用强度 高、透气性好 的涂 料 ,也 是 亟 待 解 决 的 课 题。 为了克服铝镁合金消失模铸造中充型浇注、氧 化 燃烧、氢针孔 等困难,提 高 消 失 模 铸 造 零 件 的 性 能,目前正在研究开发如下几种特种消失模铸造技 术,具有较大意义:

不 到 总 产 量 的 0.5% , 而 镁 合 金 消 失 模 铸 造 技 术 , 国内外目前仍然处于研究开发阶段。 因此, 铝、 镁合金消失模铸造与黑色金属的消失模铸造相比, 不论从规模、技术、专用设备、自动化等方面都明显 滞后。 以 上 数 据 显 示 ,铝 合 金 的 消 失 模 铸 造 ,在 美 国 等铸 造发达国家 的 汽 车 行 业 已 广 泛 应 用 ; 但 在 我 国,铝合金消失模铸件受到一些缺陷(主要是针孔、 缩松)的困扰,废品率居高不下,铝合金消失模铸件 的生产还比较少;引进和自行制造的铝合金消失模 铸造生产线还未发挥应有的效益 [8]。

1)真空低压消失模铸造技术 [6]。 它将真空消失
模铸造 与低压铸造 有机地结 合 起 来 ,特 点 是 :综 合 了低压铸造与真空消失模铸造的技术优势,在可控 的气压下完成充型过程,大大提高了合金的铸造充 型能力 ;与压铸相比 ,设备投资小 、铸 件 成 本 低 、铸 件可热 处理强化;而 与砂型 铸 造 相 比 ,铸 件 的 精 度 高、表面 粗糙度小 、生产率高、性 能好 ;反 重 力 作 用 下,直浇口成为补缩短通道,浇注温度的损失小,液 态合金在可控的压力下进行补缩凝固,合金铸件的 浇注系统简单有效、成品率高、组织致密;真空低压 消失模铸造的浇注温度低,适合于多种有色合金。

2

消失模铸造技术存在的问题及发展方向 经过数 10 年技术发展, 消失模铸造技术研究

及应用已从铸铁、铸钢转向铝镁合金等轻合金。 最 新的研究表明
[6~7]

, 镁合金非常适合消失模铸造工

艺,其具有如下独特的优点:

2) 压力消失模铸造技术 [8]。 它是消失模铸造技
术与压力凝固结晶技术的结合。 其原理是在带砂箱 的压力灌中, 浇注金属液使泡沫塑料气化消失后, 迅速密封压 力灌,并通 入一 定 压 力 的 气 体 ,使 金 属 液在压力下凝固结晶成型的铸造方法。 这种铸造技 术的特点是能够显著减少铸件中的缩孔、 缩松、气 孔等铸造缺 陷,提高铸 件致 密 度 ,改 善 铸 件 力 学 性 能。 加压下凝固,外力对枝晶间液相金属的挤滤作 用和使初凝枝晶发生显微变形,可大幅提高冒口的 补 缩能力,使铸 件内部缩松 得 到 改 善 ;加 压 凝 固 还 会使氢析出需更高的内压力才能形核形成气泡,抑 制针孔的形成,同时压力增加了气体在固相合金中 的溶解度,使可能析出的气泡减少。

1)镁合金在浇注温度下,泡沫模样的分解产物
主要 是烃类(烷烃 、烯烃等 )、苯 类 和 苯 乙 烯 等 气 雾 物质,他们对充型成形时极易氧化的液态镁合金具 有自然的保护作用;

2)采用干砂负压造型,避免了镁合金液与型砂
中水分的接触和由此而引起的铸件缺陷;

3)与目前普遍采用的镁合金压铸工艺相比较,
其投资成本大为降低,干砂良好的退让性大大减轻 了镁合金铸件凝固收缩时的热裂倾向;金属液较慢 和平稳的充型速度避免了气体的卷入,使铸件可经 热处理进一步提高其机械性能。 然而,铝(镁)合金消失模铸造技术发展也存在 一定的难点:

3)振动消失模铸造技术。 在消失模铸造过程中
施加一定频率和振幅的振动,使铸件在振动场的作 用下凝固。 由于消失模铸造凝固过程中对金属溶液 施加了一定时间振动,振动力使液相与固相间产生 相对运动,而使枝晶破碎,增加液相内结晶核心,使

1)充型浇注时,泡沫模样的热解气化将吸收大
量的 热量,造成合 金流动前 沿 温 度 下 降 ,过 度 冷 却 易形成冷隔、皮下气孔等铸件缺陷。 因此,铝镁合金 消失模浇注过程中,提高充型能力对获得优质铝镁 · 2 ·

2009 年第 5 期

樊自田,赵

忠,蒋文明:铝镁合金消失模铸造技术研究及应用新进展

铸造设备与工艺

铸件最终凝固组织细化、补缩提高,力学性能改善。 该技术可利用消失模铸造中现成的紧实振动台,通 过振动电机产生的机械振动,使金属液在动力激励 下生核,达到细化组织的目的,是一种操作简便、成 本低廉、无环境污染的特种消失模铸造新方法。

响因素 [14],结果 表 明 ,真 空 低 压 消 失 模 铸 造 镁 合 金 的 充型能力较 普通 重 力 消 失 模 铸 造 的 充 型 能 力 大 为提高、其力学性能也显著增加。 赵忠等研究了机械振动对铝镁合金消失模铸 造 的 充 型 流 动 的 影 响 。 结 果 表 明 :A356 铝 合 金 和

4)壳型消失模铸造技术。 以消失模铸造的泡沫
模为原型,结合熔模铸造的制壳技术结壳,经失模、 焙烧后装箱填砂,进行精密铸造成形。 该技术结合 了泡沫模 的低成本、收 缩小 、尺 寸 设 计 灵 活 及 熔 模 铸造高 精度型壳 等 优 点 , 由 于 浇 注 前 脱 去 了 泡 沫 模, 避免了消失模铸造因泡沫模分解带来的气孔、 夹 杂等缺陷以 及泡 沫 模 气 化 吸 热 而 引 起 的 过 高 浇 注温度问 题, 同 时 使 金 属 液 的 充 型 能 力 进 一 步 提 高。 另外,还可结合反重力低压铸造进行成形,使金 属液的充型和补缩能力进一步提高。 该技术不仅解 决了普通消失模铸造易出现的气孔、 夹杂等缺陷, 还能保证铸 件具 有 较 高 的 尺 寸 精 度 和 表 面 粗 糙 度 以及良好的内在质量和成品率,是一种适合大型复 杂薄壁精密铸件生产的新方法。

AZ91D 镁合金消失模浇注过程中进行机械振动,可
以提高液态金属的充型能力,充型能力随着振动频 率、振幅和峰值加速度的增加而增加。 振动峰值加 速度选择在 1 g~4 g 之间, 可以明显 提高 A356 和

AZ91D 消失模铸造充型能力。 3.2 消失模铸造振动凝固技术研究
金属凝固过程中应用振动可以有效细化晶粒, 文 献[15]显示,振 动 对 组 织 的 影 响 包 括 增 加 形 核 、 减小 晶粒尺寸、提 供同质结 构 等 ,并 能 提 高 合 金 的 性能。 日本的山本康雄等将机械振动应用到球墨铸 铁的消失模铸造中 化,提高铸件性能。 田学锋、李继强等研究了机械振动对镁合金消 失模铸造组织和性能的影响 [17],选用 AZ91 镁合金, 浇注完毕,立即进行振动,直至试样完全凝固。 图 3 所示为不同振幅的 AZ91D 镁合金消失模铸造振动 凝固试件的显微组织。 从图 3 中看出,随着振幅的 增加,AZ91D 镁合金消失模铸造试件的晶粒逐渐变 得细小。
[16]

, 促使石墨球化和晶粒的细

3 3.1

消失模铸造技术研究新进展 铝镁合金消失模铸造充型流动研究 美国的 Caulk DA 和 Barone MR 对铝合金铸造

的泡沫模样分解机制进行了系统的 研究与模 拟 [9], 建立了铝合金消失模流动前沿的数学模型,认为模 样的厚度对充型速度影响不大, 而金属液温度、泡 沫表面密度和型砂温度对充型影响较大。 另外,美 国的 Littleton H 等认为 [10],涂料的透气性对充型速 度的影响也 很大,涂料的 透 气 性 过 大 ,铸 件 表 面 易 产生针刺 、粘砂、节瘤等 缺陷,而透气 性 不 足 ,可 能 导致浇不 足,针孔增多 等,应 选 择 透 气 性 适 当 的 涂 料来控制充型速度。 美 国 的 Sun WL 等 用 X 射 线 检 测 仪 测 试 了 铝 合金消失模的充型 [11],认为:密度均匀,表面光滑的 模样适合消失模铸造。 Hess DR 等研究认为
[12]

100 μm

100 μm

a )未振动

b ) 50 Hz 、 0.11 mm 振动

100 μm

100 μm

c ) 50 Hz 、 0.23 mm 振动

d ) 50 Hz 、 0.34 mm 振动

:模样

的融合程度 和珠 粒 类 型 对 铝 合 金 液 流 动 速 度 影 响 较大,而铝合金中的 Si 含量对流动速度影响不大。 国内对镁合金消失模铸造研究较早,原上海交 大的刘子利等研究认为 [13]:镁合金消失模铸造中的 浇注温度、负压真空度和模样厚度对充型速度的影 响较明显。 试验显示了抽真空浇注时 , 液态镁合金优 先沿壁面先行,呈凹形快速充型。 吴和保等系统研究了镁合金在真空低压消失 模铸造条件下的充型特征和凝固特征、测试了其影

图 3 740 ℃ 下浇注不同振幅 AZ91D 消失模 铸造振动凝固与无振动金相比较

潘迪、赵忠等研究了不同振动频率对 ZL101 铝 合金消失模铸件组织和性能的影响 [18]。 在 ZL101 铝 合金消失模凝固过程中进行不同频率的垂直振动, 组织明显细化(如图 4 所示)。 通过软件分析计算出 初生相 α 枝晶的平均晶粒尺寸变化如图 5 所示。 在 不同频率振 动凝 固 试 样 的 抗 拉 强 度 和 延 伸 率 变 化 如图 6 所示 。 从 图 6 中 可 以 看 出 , 随 着 振 动 频 率 的增加, 试样抗拉强度和延伸率逐渐增大, 频率在 · 3 ·

Oct.2009

№5

铸 造 设 备 与 工 艺

2009 年第 5 期

结果发现,消失模铸造压力凝固显著减少了气孔率 并 减 小 了 气 孔 尺 寸 , 试 样 的 气 孔 率 从 1% 降 低 到
100 μm 100 μm

0.05%,气孔最大尺寸从 500 μm 降低到 150 μm,抗 拉强度达到 284 MPa , 屈服强度达到 258 MPa ,延
伸率为 1.5% 。 美国 Vulcan 公司在铝合金消失模铸造中应用加 压凝固,采用 Castyral 加压凝固设备,其适合铸造高 气密性铸铝合金件。 浇注温度 750 °C,施加 981 KPa 并保持 15 min ,与常压凝 固 相 比 ,加 压 凝 固 可 使 铝 合金铸件韧度增加 50% ,使铸件缩松率由 0.75% 减 低到 0.01% 错误! 未找到引用源。。 夏振佳研究了浇注后型腔压力对消失模铸造 铝件表面状态、力学性能的影响 [22]。 Bokhyun KANG 等 对 铝 合 金 A356.2 (Al-7%Si-0.35Mg- 低 Fe )消 失 模铸造采用压力凝固进行了研究 [23]。 认为压力凝固 使铸件的密度增加,有效地降低了消失模铸造的孔 隙度,提高了力学性能。 赵忠、唐波等采用自制的消失模真空压力设备 研 究了压力对 ZL101 铝 合 金 铸 件 组 织 和 性 能 的 影 响 [24]。 结果表明:随着施加气压力的增加,ZL101 铝 合金铸件的显微组织细化, 致密度和力学性能逐步 提高, 孔隙率显著降低, 当外加压力达到 0.5 MPa 时,ZL101 铝合金消失模铸件的针孔基本消失 (图 7 所示)。 压力继续提高,铸件力学性能提高趋缓(图 8 所 示 )。 压 力 一 定 , 加 压 速 率 为 0.003 MPa/s~0.03

a )未振动

b ) 20 Hz 、 0.23 mm 振动

100 μm

100 μm

c )40 Hz 、 0.23 mm 振动

d )60 Hz 、 0.23 mm 振动

图4

750 ℃ 浇注,不同频率 ZL101 消失模
铸造振动凝固与无振动金相比较

0 Hz~20 Hz 之间,
性能提高显著,但

20 Hz~60 Hz振动
频率, 试 样 抗 拉 强度 和延 伸 率 增 加趋缓。

3.3


消失模铸造

压力 凝 固 技 术 研 在 1935 年 波契瓦 尔 与 斯 帕 斯 基采用 了 各 向 气体压 力 下 结 晶 的方 法制 造 了 铝 合金铸件
[19]

MPa/s 时,ZL101 铝合金消失模铸件性能较好;压力
凝固降低了铸件组织性能对厚度的敏感性。 将压力 凝固应用于 AZ91D 镁合金消失模铸件生产时,由于 镁合金结晶潜热 小,凝固区间大,与

,可以

有效减 少 铸 件 中 弥散气孔的出 现。 Costanza, Girolamo 认为铝合金压力凝固工艺除 了减小孔隙度外
[20]

,还使热力学平衡和冷却速度改

ZL101 铝 合 金 相
比,流动性降低,充 型能力差 ; 熔炼浇 注过程中极易氧 化, 铸件局部 易产 生疏松、 浇不足等 图 7 外加压力对试样孔隙率的影响 缺陷。 总之, 将 铝 (镁)合金消失模铸 造与压力凝固结 合, 将减少 铸件孔 隙,细化组织,提高 铸件致密度 , 提高 铸件力学性能。

变。 凝固期间加压的主要作用是去除缩孔、缩松、气 孔等铸造缺 陷,提高铸件 致 密 度 ,改 善 铸 件 机 械 性 能。 在消失模铸造中应用压力凝固, 开始与 20 世 纪 90 年代早期。 Gerard,Osborne 研究在铝合金 319 常 规重力消失 模铸 造 中 施 加 压 力 对 铸 件 性 能 的 影 响。 研究认为压力在 1.38 MPa~3.45 MPa ,消失模铸 件的疲劳强度提高近 50% 。 Q.G.Wang 研究了用 Sr 变质后的 A356 铝合金在消失模铸造过程中进行压 力 凝 固 (浇 注 温 度 780 °C ,浇 注 时 间 <50 s ,压 力 为

930 kPa ,保 压 450 s ) ,并 T61 热 处 理 ,(T61 热 处 理 :538 °C 保温 12 h ,水 淬 ,室 温 自 然 时 效 >1 h ,然 后 204 °C 时效 6 h ) 以后的组织和机械性能变化。
[21]

3.4

真空低压消失 图 8 外加压力对试样密度的影响

· 4 ·

2009 年第 5 期

樊自田,赵

忠,蒋文明:铝镁合金消失模铸造技术研究及应用新进展

铸造设备与工艺

模壳型铸造技术研究 最近,蒋 文 明 等 研 究 了 “真 空 低 压 消 失 模 壳 型 铸造新技术”
[26]

方法主要是采用压力凝固、 低压铸造等技术实现, 压力凝固很大程度地提高了合金的补缩能力。

,它将“消失模铸造精密泡沫模样成

3) 消失模铸造振动凝固技术是一种细化铝镁
合金消失模组织的简便有效的方法,如果结合采用 化学元素变 质处理,可以 实现 组 织 的 细 化 ,提 高 铝 镁合金消失模铸件的性能。

形”、“熔模精密铸造制壳技术”及“真空低压铸造成 形”等 多项精密铸 造技术有机 结 合 起 来 ,以 消 失 模 铸造技术泡沫模为原型,结合熔模铸造的精密制壳 技术和反重力真空低压铸造技术,可实现薄壁复杂 镁铝合金精密铸件的高质量成形。 真空低 压 消 失 模 壳 型 铸 造 ,采 用 高 密 度 、高 精 度及表面光整的 泡沫模样做母 模, 在其表面结 壳 2~3 次 形 成 复 合 涂层,经 失 模 、 烘烤等工序形成
a ) 薄壁筒形零件 b ) 复杂缸盖零件

4) 开 发 适 合 铝 镁 合 金 消 失 模 铸 造 的 合 金 、涂
料、热处理技术等是铝镁合金消失模铸造研究的重 要内容。 壳型消失模铸造,采用浇注前熔烧掉模样, 不但提高了铝镁合金的消失模充型能力,也减少了 针孔等缺陷的形成,是复杂薄壁铝镁合金精密铸件 生产的新方法。
参考文献 :
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陶瓷壳型(如图 9 所 示 ),再 结 合 真 空消失模铸造或 真空低压消失模 铸造可获得薄壁 复杂的镁铝合金 精密铸件。 由华 中科技大学开发 的真空低压消失 模铸造原理及其 设 备 如 图 11 所 示 [6]。

图9

基于泡沫模样的陶瓷型壳

39~40.
梁光泽 , 李增民 . 中国 实 型 (消 失 模 )铸 造 的 现 状 与 展 望 [J ]. 实 型铸造及消失模铸造 ,2008,8 :1072~1075. 樊自田,董选普,黄乃瑜,等 . 镁(铝)合金反重力真空消失模铸 造方法及其设备[P ]. 中国专利:ZL02 1 15638.7. 董 选 普 , 樊 自 田 , 黄 乃 瑜 ,等 . 镁 合 金 消 失 模 铸 造 的 优 势 及 关 键 [J ]. 特种铸造及有色合金,2003 (4 ):30~32. 樊自田,赵忠,唐 波 ,等 . 铝 合 金 或 镁 合 金 消 失 模 铸 造 加 压 凝 固 方法及装置[P ]. 中国专利:20081019739.0.

图 10

铸件浇注后脱壳照片

Barone M R, Caulk D A. A foam ablation model for lost foam cast- ing of aluminum [J ]. International Journal of Heat and Mass Transfer ,2005 (48 ):4132~4149.

4 结束语 1) 铝 镁 合 金
消 失模铸造,由 于浇注温度低,合 金充型能力较差, 常采用提高浇注 温度、增加涂料透 气性等方法。 采 用振动等手段可 以适当提高铝镁 合金消失模铸造 的充型能力。
[15 ] [16 ] [17 ] [13 ] [14 ] [11 ] [12 ] [10 ]

ITTLETON H,MOLIBOG T,SUN W. The role of pattern perme- ability in LFC [C ]. Proceeding of the 4th LFC symposium in Paderborn, Germany,2006. Sun W L,Littleton H E,Bates C E.Real-time X-ray investigations on Lost Foam mold filling [J].Trans.AFS,2002.1 347~1 356. Hess D R. Comparison of AluminumAlloys and EPS foams for use in the Lost Foam Casting Process [J ]. Trans.AFS, 2004 : 1161~1174.
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山 本 康 雄 , 三 宅 秀 和 . 减 压 振 动 铸 造 法 [P ]. 日 本 专 利 :JP1-

2) 铝 镁 合 金
消失模铸造中,
图 11 真空低压消失模铸造 工艺原理图及设备照片

186240A. Li J Q, Fan ZT, Wang Y Q, Dong X P. Effects of vibration and

减少铝合金针孔 和镁合金缩松的

(下转第 40 页) · 5 ·

Oct.2009

№5

铸 造 设 备 与 工 艺

2009 年第 5 期

2.2

叶片曲面整体完善及曲面缝合 工作面和背面完成后,用光滑的曲线将二者连

及验证铸造工艺设计是否合理。 运用此种方法在淘 汰以往惯用 的“试错法”的 同 时 提 高 了 工 厂 的 实 际 生产效率,减少了原材料的浪费。

接并运用边界混合工具将剩余四面补全,然后用曲 面缝合工具使曲面一体化。

2.3

叶片曲面的实体化 操作: 选取上述缝 合曲面 → 编 辑 → 实 体 化→完成。

3) 将共享的 STL 文件导入到激光快速成型设 备辅助软 件中并对 STL 文 件进行剖 分;然 后 ,运 用
激光快速成 型设 备 的 激 光 快 速 烧 结 功 能 将 塑 料 粉 (或蜡粉、或树脂)按照辅助软件剖分的次序逐层烧 结,最 终达到铸件 塑料膜(或蜡 模、或 树 脂 模 )的 快 速精确成型,从而为下一步铸造实际工件打下成功 的基础。

图5

叶片工作面或 背面曲面

图6

叶片曲面的 实体化结果

最终结果如 图 6。

4

结束语 基于 Pro/E Wildfire 平台绘制的三维叶片,缩短

3

三维实体在铸造行业的应用

了设 计及设计更 改的时间 ,改 善 了 视 觉 效 果 ,提 供 了数据接口,方便了现实应用从而将产品设计提升 到更高的一个层次。
参考文献 :
[1 ] 林清安.Pro/ENGINEER 野火 3.0 中文版高级零件设计(下)[M]. 北京:电子工业出版社,2007. [2 ] 沈阳水泵研究所 . 叶片泵设计手册[M ]. 北京:机械工业出版社,

1) 运用 Pro/E 的分析功能计算出叶片的质量
并以此为依 据计 算 出 浇 注 所 需 材 料 的 重 量 及 成 本 费用。

2) 将三维实体保存成与铸造模拟仿真软件(如 CastsoftCAE )共 享 的 STL 文 件 ,运 用 铸 造 模 拟 仿 真 软件对共享文件(STL 文件)进行网格剖分及仿真模
拟从而达到预测缩松、缩孔、夹渣,卷气等缺陷置以 (上接第 5 页)
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