The Challenge挑戰：

瑞士某一鑄造廠認為相比其他類似重量和大小的鑄造零件，壓鑄散熱器組件的生產周期太長(圖1)。更令人感到不安的是偶爾鑄件的某些部分會在定模上粘住，而不會隨著動模的移動而脫落。這會導致在產品生產的過程打斷而耗時增大。ProCAST 能夠成功的診斷這種狀況并驗證改進措施。

 

TheBenefits收益：

通過以下措施提高效率：減小生產周期；消除滯留空氣；消除畸變。

 

通過ProCAST 實施對散熱片的模擬仿真，顯示出模擬結果與實際情況符合情況非常好，通過實際測量和對比。對鑄模的提供可靠的溫度場等校正，并且可以優化循環過程中的噴涂順序等。

      

CyclingAnalysis循環分析：

瑞士鑄造廠選擇高壓鑄造（HPDC）工藝替代重力鋼模鑄造（GDC）工藝來生產換熱片，以保證鑄件上薄壁部分、更為緊密的空間尺寸和更光滑的表面質量。生產速度也得到提高并且當完成一定批量鑄件生產后對于單個鑄件的生產成本明顯降低。

壓模鑄造工藝涉及到對熔融金屬向空腔內的反復注射。隨著鑄造循環，鋼模內的溫度呈現出周期性變化。循環的分析內容包含對注射過程的重復模擬，使得循環周期內每個階段達到穩定狀態。如圖2，可以通過鑄型內分布的管路（水冷）對循環過程溫度場進行控制，使其能夠滿足生產需要。

 

如圖3，噴涂的冷卻效果可以按各個時間段進行順序模擬。

瑞士鑄造廠通過循環分析，可以確定達到溫度穩態時的需要  的循環次數。圖4闡述了在鑄型表面區域所指定的不同點的模擬溫度曲線。

冷模或者預熱不夠可能會導致冷隔的形成。鋼模表面的溫度梯度，注射過程中熔融金屬的沖擊，和鋼模的芯型，受到局部冷卻條件和加熱通道的影響，都會影響模具循環熱應力，可能導致鋼模的過早失效。軟件可以幫助我們來評估溫度梯度并且調整熱傳輸，以獲得在正式鑄造開始前預熱溫度能夠達到要求范圍。

噴涂順序也非常重要。如圖3所示，型腔只需4.5秒時就完全充滿，在50秒的程序控制時間內，控制涂料噴涂階段，用混合有潤滑劑的涂料對鑄模進行噴涂。

噴涂時間不合理，會導致在噴涂后模型表面的過度冷卻。通過對模擬結果的對比，如圖5所示。

實際上，在一個特定的循環周期內鋼模溫度場在噴涂點（50S和70S處）的溫度場分布形式相似。圖示表明，僅從溫度場來看噴涂只對循環的前30s有效。也就是說在一個完整的70秒的循環周期內可以節約20s的時間。

充型和變形分析

設計澆注系統的關鍵點是彎頭的曲率半徑和橫澆道與內澆口連接。仿真結果清楚地表明，在內澆口的金屬流動狀態的不理想，曲率半徑原因造成金屬液旋轉進入內腔。空氣滯留在薄片處導致缺陷，通過模擬可以直觀的展示出來，通過對其他區域進行相似分析，可見在葉片的頂端可見氣孔。如圖6所示。 

瑞士鑄造廠結合以上仿真分析使得澆注系統得到實質性的改善，實現更加平穩、均勻的填充，降低了廢品率。

由于殘余應力加上鑄件較薄，從動模上取下的鑄件產生了扭曲效果，軟件分析顯示鑄件角落發生嚴重位移變形。由此造成的鑄件變形，目前必須返工進行機加工，從而導致額外的費用。利用ProCAST鑄造模擬可以為前期設計人員提供可靠的參考，避免重復試錯。

 

結論

澆注系統設計一次性成功是模具設計的主要挑戰之一。鑄造模擬有助于估計不同的相關技術參數的影響，從而避免生產中的潛在問題，減少試錯。

通過與實際情況的對比，ProCAST模擬結果顯示了與測量值比較顯示了非常好的一致性，對于模具的設計提供了可靠的數據，也對噴涂的順序提供了優化參考。

來源：航發伊薩