扩散体是安全壳喷淋泵的重要零件,属于压水堆泵不承压的内件,材料为ZG0Cr13Ni4Mo,是一种低碳马氏体不锈钢。由于其属于核级安全设备的零件,各项要求都很严格,最后需做拉伸试验、冲击试验、渗透检验、射线照相检验和尺寸检验等,铸件不得有起皮、裂纹、砂眼、缩孔、缩松等缺陷;由于喷淋泵的流量、扬程等参数要求,对扩散体零件的尺寸精度要求也较高。扩散体铸件结构复杂,内部有螺旋形流道,结构梯度较大,其材料受合金元素的影响,收缩率较大,容易出现收缩缺陷,同时尺寸精度也难以保证。本课题结合企业实际生产情况,解决企业在扩散体铸件的生产过程中出现的问题。本文运用UX8.0软件对扩散体进行三维建模,介绍了初始工艺方案的设计情况,并运用Any Casting铸造模拟软件对初始工艺方案进行数值模拟,通过对充型过程和凝固过程的分析,预测扩散体可能出现的收缩缺陷,软件仿真结果与铸件实际生产结果是一致的。针对初始方案中铸件凝固过程出现了缩孔、缩松的缺陷,提出了改进措施,在铸件内圈下表面增加了一圈均匀布置的外冷铁,在底部法兰处增加了一个暗冒口;对铸件存在的尺寸偏差问题进行了分析,认为初始工艺方案采用统一的收缩率不能满足扩散体这种复杂铸件对尺寸精度的要求,通过三维扫描测出了其尺寸偏差值,确定了修模参数。为了寻找扩散体铸造工艺的最优参数,设计了正交试验,得到了最优的参数组合。通过模拟结果和生产验证,改进后的工艺方案达到了提高扩散体铸件质量的目的,改进措施是有效可行的。本课题结合CAD、CAE技术,解决了扩散体铸件在实际生产中的工艺问题,消除了缩孔、缩松缺陷,使铸件尺寸精度满足验收要求,为同样材料的铸件生产提供了参考。