ProCAST高压铸造成功案例(瑞士）

Afeng · 发表于 2017-3-22 22:54:37

挑战

瑞士某一铸造厂认为相比其他类似重量和大小的铸造零件，压铸散热器组件的生产周期太长(图1)。更令人感到不安的是偶尔铸件的某些部分会在定模上粘住，而不会随着动模的移动而脱落。这会导致在产品生产的过程打断而耗时增大。ProCAST 能够成功的诊断这种状况并验证改进措施。

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收益

通过以下措施提高效率：

.减小生产周期

.消除滞留空气

.消除畸变

通过ProCAST 实施对散热片的模拟仿真，显示出模拟结果与实际情况符合情况非常好，通过实际测量和对比。对铸模的提供可靠的温度场等校正，并且可以优化循环过程中的喷涂顺序等。

循环分析

瑞士铸造厂选择高压铸造（HPDC）工艺替代重力钢模铸造（GDC）工艺来生产换热片，以保证铸件上薄壁部分、更为紧密的空间尺寸和更光滑的表面质量。生产速度也得到提高并且当完成一定批量铸件生产后对于单个铸件的生产成本明显降低。

压模铸造工艺涉及到对熔融金属向空腔内的反复注射。随着铸造循环，钢模内的温度呈现出周期性变化。循环的分析内容包含对注射过程的重复模拟，使得循环周期内每个阶段达到稳定状态。如图2，可以通过铸型内分布的管路（水冷）对循环过程温度场进行控制，使其能够满足生产需要。
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如图3，喷涂的冷却效果可以按各个时间段进行顺序模拟。

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瑞士铸造厂通过循环分析，可以确定达到温度稳态时的需要的循环次数。图4阐述了在铸型表面区域所指定的不同点的模拟温度曲线。

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冷模或者预热不够可能会导致冷隔的形成。钢模表面的温度梯度，注射过程中熔融金属的冲击，和钢模的芯型，受到局部冷却条件和加热通道的影响，都会影响模具循环热应力，可能导致钢模的过早失效。软件可以帮助我们来评估温度梯度并且调整热传输，以获得在正式铸造开始前预热温度能够达到要求范围。

喷涂顺序也非常重要。如图3所示，型腔只需4.5秒时就完全充满，在50秒的程序控制时间内，控制涂料喷涂阶段，用混合有润滑剂的涂料对铸模进行喷涂。

喷涂时间不合理，会导致在喷涂后模型表面的过度冷却。通过对模拟结果的对比，如图5所示。

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实际上，在一个特定的循环周期内钢模温度场在喷涂点（50S和70S处）的温度场分布形式相似。图示表明，仅从温度场来看喷涂只对循环的前30s有效。也就是说在一个完整的70秒的循环周期内可以节约20s的时间。

充型和变形分析

设计浇注系统的关键点是弯头的曲率半径和横浇道与内浇口连接。仿真结果清楚地表明，在内浇口的金属流动状态的不理想，曲率半径原因造成金属液旋转进入内腔。空气滞留在薄片处导致缺陷，通过模拟可以直观的展示出来，通过对其他区域进行相似分析，可见在叶片的顶端可见气孔。如图6所示。

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瑞士铸造厂结合以上仿真分析使得浇注系统得到实质性的改善，实现更加平稳、均匀的填充，降低了废品率。.

由于残余应力加上铸件较薄，从动模上取下的铸件产生了扭曲效果，软件分析显示铸件角落发生严重位移变形。由此造成的铸件变形，目前必须返工进行机加工，从而导致额外的费用。利用ProCAST铸造模拟可以为前期设计人员提供可靠的参考，避免重复试错。

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结论

浇注系统设计一次性成功是模具设计的主要挑战之一。铸造模拟有助于估计不同的相关技术参数的影响，从而避免生产中的潜在问题，减少试错。

通过与实际情况的对比，ProCAST模拟结果显示了与测量值比较显示了非常好的一致性，对于模具的设计提供了可靠的数据，也对喷涂的顺序提供了优化参考。