科创中国
面向智能铸造的镂空砂型设计与成形过程模拟仿真关键技术研究
发布时间: 2025-08-28
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
高新技术改造传统产业,先进制造技术
成果介绍
本项目在镂空砂型（芯）的设计理论和传热力学特性等方面取得了重要突破。通过表面离散、空间离散和数值模拟相结合的方法，开发了具有自主知识产权的镂空砂型（芯）设计软件，实现了复杂结构的快速生成和优化。这一理论创新不仅为铸造工艺提供了新的设计思路，还推动了智能铸造技术的发展。此外，项目建立了多层壳结构的传热模型，包括热传导、热对流和热辐射的综合计算，揭示了镂空结构在传热和力学性能上的优势。研究表明，多层壳结构在保温性能和高温强度方面显著优于传统密实砂型和桁架式镂空砂型。实现智能冷却控制——对铸件上任意部位、任意时刻按需求进行冷却控制，提出了铸件与铸型一一对应的闭环冷却控制新观点，建立了镂空砂型复杂多变表面识别与定位、外表面和铸件的一一位置对应关系处理机制，基于嵌入式数值模拟解决了如何确定铸件上某一部位某一时刻的冷却需求的问题，建立了全方位全过程的边界条件的设定算法，开发基于镂空砂型和闭环控制冷却的铸件铸造过程数值模拟程序。这些理论成果为铸造工艺的优化提供了科学依据，也为未来智能铸造技术的发展奠定了坚实基础。
成果亮点
本项目开发的镂空砂型（芯）技术具有广泛的推广应用价值。首先，该技术适用于多种铸造工艺，包括低压铸造、重力铸造和定向凝固等，能够显著提高铸件的质量和性能。例如，在铝合金铸件的生产中，使用多层壳镂空砂型可以细化晶粒，提高力学性能，减少残余应力和变形。其次，镂空砂型（芯）技术通过优化冷却过程，实现了铸件的均衡冷却，减少了裂纹和气孔等缺陷。这种技术不仅适用于高端铸件的生产，还可以推广到普通铸造企业，帮助其提升产品质量和生产效率。
团队介绍
长安大学（Chang’an University），位于陕西省西安市，简称“长大”，直属国家教育部，是国家首批“211工程”重点建设大学、国家“985工程优势学科创新平台”建设高校、国家“双一流”建设高校。入选国家“111计划”、“双万计划”、教育部“卓越工程师教育培养计划”、国家建设高水平大学公派研究生项目、世界能源大学联盟成员高校，丝绸之路大学联盟，是高水平行业特色大学优质资源共享联盟。
成果资料
下载app