充填过程中的温度变化
困在模穴表面的空气与氧化膜
由于金属导热速度快，而且产品不厚，充填速度相当快 最佳化溢流井的分布 减少喷流以及流动分离的状况 减少空气与氧化膜混入的机会
镁合金压铸引擎进气岐管
模具最佳化设计－步骤III :固化模拟与冷却模拟
固化率分布
-可以设计冷却水路与加热机构 -可以模拟模具预热与冷却效果
镁合金压铸引擎进气岐管
模具最佳化设计－步骤 I: 流道与浇口设计
-进浇速度 ~ 60 m/sec, 较薄区域速度 达到 100 m/sec -减少喷流以及流动分离的状况 -减少空气与氧化膜混入的机会 -达到所有的流体可以通过所有浇口区 域
镁合金压铸引擎进气岐管
模具最佳化设计－步骤 II : 充填模拟
Advanced Materials & Processes, July 2000
高压铸造的卷气现象模拟Flow Separation & Bre源自kup During Filling
- 空气
- 金属
C
C
A C
A
B
C
A. Severe breakup of the metal front. B. Flow separation at the gate. C. Irregular backfilling metal front.
铸造工艺模拟分析软件 系统--压铸篇
2020年4月30日星期四
可模拟的铸造方式
• Gravity casting重力铸造
• Precision Casting熔模铸造
• Low Pressure Casting低压铸造
• High Pressure Die Casting高压铸 造
• Tilt Casting倾斜铸造
开模后的模具温度分布
FLOW-3D®配合德国 Kolbenschmidt Pierburg 开发完成
Audi V8 4.2 liter engine 规格: 重量 – 7 kg (15 lb) 产品公称厚度 – 1.5 mm (0.06
in)
1997年一月开始进行开发 1997年十一月进行试量产
Advanced Materials & Processes, August 2000
FLOW-3D®配合德国 Kolbenschmidt Pierburg 开发完成
Audi V6 engine
1998 优秀设计奖 International Magnesium Association.
利用压铸制程开发完成，不需要 多余的二次加工
重量 - 4.3 kg (10 lb) –只有传统铝合金制品的一半
• Lost foam casting消失模铸造
• Squeeze Casting挤压铸造
• Centrifugal Casting离心铸造
• Continuous Casting连续铸造
•材I料nveMstamteenrt iCaalsting
• ThiIxroocna铸st铁ing • SemSit-eseoll铸id钢半固态成型 Aluminum铝合金 Magnesium镁合金 Copper/Bronze 铜合金等
oxide film
案例说明
• FLOW3D能够在铸造方案设计初期进行模拟验证 ，从验证结果中再重新修正现有的方案设计
• 以下将以实际案例，说明如何以金属铸造模拟 系统FLOW3D进行方案设计
高压铸造氧化膜分布预测分析
颜色代表模穴内的困气以及氧化膜分布: - 金属 - 含有杂质的金属
高压铸造Defect-Tracking 表面缺陷追踪
Micro Porosity 微缩孔分析
高压铸造热点分析
Cavitation potential 高压铸造气穴预测模拟
HPDC
锌合金铸造 红色区域为有问题的区域
高压铸造热应力分布
交流发电机外壳铸造固化过程中 的热应力分布图
Filling
Defect Prediction Examples
likely location of defects
Filling
Air Entrainment Comparison: engine
cover, A380 entrained air
铸件常见的缺陷问题
• 缩孔：铸件在凝固过程中因为金属融汤的固化，在铸件上（表面或 者是內部）产生局部凹陷或空孔
• 合金融汤充填不良：模穴尚未完全填滿，但是融汤已经固化 • 冷接纹：融汤前緣的温度过低，在金属相接时形成痕迹 • 裂痕：因为热应力分布不均，使得铸件在局部区域发生裂痕 • 气泡：铸件在成形过程中，因为融汤內卷气量过高，使得铸件局部
区域內发生气泡集中的现象
铸件缺陷会造成下列问题
• 铸造属于大量量产方式，在量产过程中一旦发生问题，在短时间内 可能会产生大量不良品
• 铸件内的气孔聚集状况在铸件成形，进行热处理的时候，会因为气 体膨胀而造成铸件表面鼓出而造成不良
• 金属的冷却速度快，薄壁铸件或大型压铸件特别容易发生外观上的 缺陷
• 压铸模具虽然可以修改，但是不能无限期的进行修改。另外，模具 修改需要额外的金钱及时间成本，会造成产品的开发成本上升
公称厚度 – 1.5 mm (0.06 in).
目前产量每年 300,000 件
Advanced Materials & Processes, December 1998
FLOW-3D®配合德国 Kolbenschmidt Pierburg 开发完成
戴姆克莱斯勒 S-class and CL coupe
镁合金压铸引擎进气岐管
产品规格: - 材料：AZ91D; - 尺寸精度要求非常高， 希望减少后续加工 - 重量减轻，希望提升燃油效率
- 公称厚度为 1.5-2.0mm
Audi V8 4.2 liter engine.
Photo reproduced from Advanced Materials & Processes, August 2000.
Intake manifold for the V12 engines
公称厚度 – 1.5 mm (0.06 in).
Twin ignition system Automatic partial cylinder shutdown Anti-lock sensor
引擎规格： 367 hp and 530 Nm torque.