赵亚楠 赵晓光 何 毅

(一重集团天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)

使用ProCAST软件进行模拟计算时，参数设置不同，得到的结果也有一定的差异。为了明确一套符合一重铸件缩孔缺陷预测的基本计算模型，本文以3 t试验件为例，开展了正交试验分析，明确影响缩孔分布的主要因素。同时，进行单因素分析，明确该因素对缩孔分布的影响趋势。最后，结合3 t试验件的实际浇铸结果，给出合理的模拟参数取值。

1 前处理设置

1.1 有限元模型

以3 t试验件为研究对象，建立几何模型并划分网格，试验件三维计算模型见图1。试验件材料为ZG270-500，成分见表1。其物性参数均由ProCAST软件计算得出。ZG270-500导热系数、密度、热焓和固相分数随温度的变化见图2。

图1 3 t试验件三维计算模型Figure 1 Three dimensional calculation model of 3t test piece

表1 ZG270-500合金成分(质量分数，%)Table 1 Composition of alloy ZG270-500 (mass fraction, %)

图2 ZG270-500导热系数、密度、热焓和固相分数随温度的变化图Figure 2 Change drawing of ZG270-500 coefficient of thermal conductivity, density, enthalpy, and solid fraction with temperature

冷铁材料为ZG230-450，砂箱为呋喃树脂砂(面砂)和硅砂。所有物性参数均为随温度变化的曲线，提高计算的可信度。

1.2 边界条件设置

本计算在冒口顶部设置合理的热流密度和换热系数来取代发热剂的作用。各个界面之间的换热系数视重要程度分别设置常数与随温度变化的曲线，界面换热系数设置见表2。其中，砂箱外侧采用空冷，试验件与砂箱之间的界面换热系数是随时间变化的曲线(见图3)，浇注温度为1546℃。

2 正交试验设计

ProCAST软件中用于计算缩孔缩松的参数主要有3个[1]，分别为MACROFS、PIPEFS和FEEDLEN。除软件本身的计算参数影响外，冒口上方发热剂覆盖剂的保温性能也是影响冒口补缩能力的重要因素，因此，本文选取MACROFS、PIPEFS、FEEDLEN、发热剂覆盖剂的保温性能作为影响缩孔的因素，进行了四因素三水平的正交试验设计(见表3)。……