铸造CAE技术是指利用有限元分析技术对铸造工艺过程中金属液体充型、凝固的过程进行模拟仿真，在计算机中“试生产”铸件，为制定合理的铸造工艺提供有力的指导，铸造数值模拟CAE技术涉及铸造成形理论与实践、计算机图形学、可视化技术、三维造型、传热学、流体力学、弹性塑性力学等多种学科，是典型的多学科交叉的前沿领域，主要研究温度场模拟、流体场模拟、流动与传热耦合计算、应力场模拟、组织模拟等过程模拟。

    采用铸造CAE技术可视化地显示出铸造全过程，分析缩松、缩孔等缺陷形成过程，进而优化铸造工艺，这可以较大程度的改变传统铸造工艺方案制定过程中的不确定性，是铸造工艺由“经验”走向“科学”的重要途径。

    现阶段铸造CAE技术的运用主要有比较成熟的凝固过程模拟、充型过程模拟、流动与传热耦合模拟等，以及正在发展中的应力应变模拟、组织性能模拟、铸件热处理模拟等。

    由于在铸件凝固的潜热、初始条件和边界条件方面的处理方法均已很成熟，对凝固过程中常见缺陷——缩孔、缩松的预测也相对深入准确，凝固方面的热物性参数的理论与实验研究也比较丰富，这些因素决定了凝固过程模拟技术已具备了很强的实用性，目前的模拟软件对铸件凝固进程中的热节、温度梯度、冒口补缩状态、液相孤立区以及缩孔缩松的预测已经可以有效地优化铸造工艺、指导实际生产。下图是通过对某铸件凝固过程中的缩孔缩松分布来改进铸造工艺，改进后的缺陷明显减少。

凝固过程中的缩松缩孔分布模拟

    由于涉及流体动力学，相对于凝固过程来说充型模拟更为复杂，但最新的并行计算技术和高性能计算机硬件解决了充型模拟的效率问题。目前已可以模拟分析金属液充型进程中的压强分布、速度分布、负压区域、涡流区域，预测充型过程中的卷气、夹杂等缺陷，有效优化浇注系统设计。下图是某铸件充型过程中两个不同时刻的充型压力分布，从图中可以看出该充型过程中存在压力不足（红色区域）的区域会导致流痕等缺陷，这与实际试制生产非常吻合。

充型过程中的压力分布模拟

    目前流动与传热耦合模拟可以同时分析铸造工艺过程中的温度分布、压强分布、速度分布，预测浇不足、冷隔等缺陷，优化浇注工艺。下图是某铸件充型过程中的流动与传热耦合模拟。从原始工艺充型过程中几个不同时刻的温度分布模拟结果可以看出，该工艺最开始充型平稳，待铸件浇注60%之后金属液从上至下填充铸件内圈，这种充填方式容易使铸件相应部位产生卷气夹渣等缺陷，实际生产也是这些部位有夹渣缺陷，后来改进工艺在铸件内圈底部导人了一些内浇道，从而很好地解决了卷气夹渣的问题。

铸造工艺中金属流体温度分布模拟

    应力应变模拟由于液态与固态共存时，铸件的力学性能的难以测定，仍然无法完全建立此阶段的力学模型，因此应力应变模拟是整个铸造过程模拟中的难点。组织性能模拟则是一个非常复杂的研究过程，涉及到各种材料的微观组织在不同状态下的不同性能，现阶段的组织性能模拟分析中，铸件的工艺和环境条件偏向单一化和理想化，弱化了材料微观组织性能变化的复杂程度，因此距离实际工艺过程中的铸件组织模拟还有一定距离。

    目前的铸造CAE软件的应用中，主要是国外较成熟的软件占主导地位并且代表了铸造CAE软件的最高水平。最著名的国外软件有法国的ProCast、美国的FLOW 3D和德国的MAGMA等，国内软件有清华大学的FT-star、华中科技大学的华铸CAE等。这些软件大都与CAD实体模型有数据转换接口，运用CAD模型对铸造工艺进行流场、应力场和温度场的数值模拟，以模拟结果来预测铸件的缩孔缩松、裂纹、变形等缺陷，根据缺陷的原因和位置对铸造工艺方案做出改进和优化。