壓鑄缺陷的案例
鋁壓鑄十大缺陷分析
壓鑄（die casting）是一種金屬鑄造工藝，其特點是利用模具腔對融化的金屬施加高壓，類似于塑料的注塑成型。壓鑄特別適合制造大量的中小型鑄件，因此壓鑄是各種鑄造工藝中使用最廣泛的一種。同其他鑄造技術相比，壓鑄的表面更為平整，擁有更高的尺寸一致性。然而，不規(guī)范的操作和參數也會產生種類眾多的缺陷。
一、流痕和花紋
外觀檢查：
鑄件表面上有與金屬液流動方向一致的條紋，有明顯可見的與金屬基體顏色不一樣的無方向性的紋路，無發(fā)展趨勢。
流痕產生的原因有如下幾點：
（1）模溫過低；
（2）澆道設計不良，內澆口位置不良；
（3）料溫過低；
（4）填充速度低，填充時間短；
（5）澆注系統(tǒng)不合理；
（6）排氣不良；
（7）噴霧不合理。
花紋產生的原因是型腔內涂料噴涂過多或涂料質量較差，解決和防止的方法如下：
（1）調整內澆道截面積或位置；
（2）提高模溫；
（3）調整內澆道速度及壓力；
（4）適當的選用涂料及調整用量。
二、網狀毛翅（龜裂紋）
外觀檢查：
壓鑄件表面上有網狀發(fā)絲一樣凸起或凹陷的痕跡，隨壓鑄次數增加而不斷擴大和延伸。
產生原因如下：
（1）壓鑄模腔表面有裂紋；
（2）壓鑄模預熱不均勻。
解決和防止的方法為：
（1）壓鑄模要定期或壓鑄一定次數后，應作退火處理、消除型腔內應力；
（2）如果型腔表面已出現龜裂紋鋁型材角撐"鋁型材角撐，應打磨成型表面，去掉裂紋層；
（3）模具預熱要均勻。
三、冷隔
外觀檢查：
壓鑄件表面有明顯的、不規(guī)則的、下陷線性型紋路（有穿透與不穿透兩種）形狀細小而狹長，有時交接邊緣光滑，在外力作用下有斷開的可能。
展開 鋁壓鑄10大缺陷解決方案與預防措施
網狀毛翅（龜裂紋）
外觀檢查：壓鑄件表面上有網狀發(fā)絲一樣凸起或凹陷的痕跡，隨壓鑄次數增加而不斷擴大和延伸。
產生原因如下：
1.壓鑄模腔表面有裂紋
2.壓鑄模預熱不均勻
解決和防止的方法為：
1.壓鑄模要定期或壓鑄一定次數后，應作退火處理、消除型腔內應力
2.如果型腔表面已出現龜裂紋，應打磨成型表面，去掉裂紋層
3.模具預熱要均勻
冷隔
外觀檢查：壓鑄件表面有明顯的、不規(guī)則的、下陷線性型紋路（有穿透與不穿透兩種）形狀細小而狹長，有時交接邊緣光滑，在外力作用下有斷開的可能。
產生原因如下：
1.兩股金屬流相互對接，但未完全熔合而又無夾雜存在其間，兩股金屬結合力又很薄弱
2.澆注溫度或壓鑄模溫度偏低
3.澆道位置不對或流路過長
4.填充速度低
解決和防止的方法為：
1.適當提高澆注溫度
2.提高壓射比壓縮短填充時間，提高壓射速度
3.改善排氣、填充條件
縮陷（凹痕）
外觀檢查：在壓鑄件厚大部分的表面上有平滑的凹痕（狀如盤碟）。
產生原因如下：
1.由收縮引起：壓鑄件設計不當壁厚差太大；澆道位置不當；壓射比壓低，保壓時間短；壓鑄模局部溫度過高；
2.冷卻系統(tǒng)設計不合理
3.開模過早
4.澆注溫度過高
解決和防止的方法為：
1.壁厚應均勻
2.厚薄過渡要緩和
3.正確選擇合金液導入位置及增加內澆道截面積
4.增加壓射壓力，延長保壓時間
5.適當降低澆注溫度及壓鑄模溫度
6.對局部高溫要局部冷卻
7.改善排溢條件
印痕
外觀檢查：鑄件表面與壓鑄模型腔表面接觸所留下的痕跡或鑄件表面上出現階梯痕跡。
產生原因如下：
1.
展開 【工藝知識】壓鑄鋁十大缺陷分析，圖文結合，過目不忘！
壓鑄（die casting）是一種金屬鑄造工藝，其特點是利用模具腔對融化的金屬施加高壓，類似于塑料的注塑成型。壓鑄特別適合制造大量的中小型鑄件，因此壓鑄是各種鑄造工藝中使用最廣泛的一種。同其他鑄造技術相比，壓鑄的表面更為平整，擁有更高的尺寸一致性。然而，不規(guī)范的操作和參數也會產生種類眾多的缺陷。
一、流痕和花紋
外觀檢查：
鑄件表面上有與金屬液流動方向一致的條紋，有明顯可見的與金屬基體顏色不一樣的無方向性的紋路，無發(fā)展趨勢。
流痕產生的原因有如下幾點：
1）模溫過低；
2）澆道設計不良，內澆口位置不良；
3）料溫過低；
4）填充速度低，填充時間短；
5）澆注系統(tǒng)不合理；
6）排氣不良；
7）噴霧不合理。
二、網狀毛翅（龜裂紋）
外觀檢查：
壓鑄件表面上有網狀發(fā)絲一樣凸起或凹陷的痕跡，隨壓鑄次數增加而不斷擴大和延伸。
展開 一種壓鑄鋁合金差速器殼體的缺陷分析及改善 ￥500
一種壓鑄鋁合金差速器殼體的缺陷分析及改善
優(yōu)化鑄造方案，提前發(fā)現鑄造缺陷-將CFD（FLOW3D）分析集成到壓鑄工藝設計中
「FLOW3D鑄造仿真」「壓鑄模具」「鑄造模具」「鑄造模具設計優(yōu)化」
「FLOW3D鑄造仿真」鑄造方案
優(yōu)化鑄造方案，提前發(fā)現鑄造缺陷，優(yōu)化澆道設計（進澆截面積、型腔內部速度）、排氣設計、渣包設計、冷卻設計（防止產品變型）、滑塊方案。「鑄造方案」「排氣」「渣包」「冷卻」
如何從鑄造原理出發(fā)，通過仿真分析優(yōu)化鑄造方案？工藝因素帕斯卡原理、伯努利定理、壓鑄機結構、壓鑄機、壓鑄的射出過程、高速低速、充填時間、鑄造壓力、射出波形。「鑄造原理」「壓鑄機」「充填時間」「射出波形」
『轉貼』鑄造CAE軟件JSCAST在壓力鑄造中的應用
關鍵詞：JSCAST, 鑄造CAE, 壓力鑄造，卷氣，背壓，鑄造缺陷
JSCAST是由日本高力科公司（舊小松軟件）和日本大阪大學大中逸雄研究室聯合研發(fā)的鑄造專用CAE軟件。第1版本的SOLDIA于1986年首次在日本國內開始銷售，至今已有20年的研發(fā)歷史。在日本國內，JSCAST已擁有300多家客戶（500多套安裝軟件）。在日本的客戶中，員工人數為千人以上的大型企業(yè)約占37％，中小企業(yè)占63％。按鑄造工藝劃分，重力鑄造和壓力鑄造客戶最多，各占總用戶的59％和25％，其它有低壓鑄造，精密鑄造，連鑄等。以下以壓力鑄造為例，簡單介紹JSCAST的數值計算原理及JSCAST在壓鑄設計及生產中的應用實例。
1 數值解析方法簡介
JSCAST對溫度場（Fourier方程）及流場（Navier-Stokes方程和連續(xù)性方程）的數值計算，均采用直接差分法1,2)。直接差分法與有限體積法較類似。與有限差分法相比，導入各種物理量和適應于各種邊界條件的柔軟性較好。與有限元法相比，其數值離散化過程更簡單且直觀。流場與溫度場的耦合，采用熱涵法，凝固過程中，潛熱的釋放處理，采用溫度恢復法1)。另外，自由表面的移動推算，采用了獨自開發(fā)的β法2,3)。JSCAST流動計算采用的主計算器在1995年倫敦召開的國際會議上，曾榮獲最佳充型流動模擬獎4)。
2 考慮背壓的充型流動解析5)
冷隔，澆不足，流痕，氣孔等是壓力鑄造中常見的鑄造缺陷。這些壓鑄常見鑄造缺陷通常與澆鑄溫度及模具溫度過低或充型時間過長有關。另外，由于壓鑄工藝的特點（壓射速度快，充型時間短，鑄件壁厚薄），澆鑄系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)的不合理設計易造成卷氣，卷氣通常也是造成各種壓鑄缺陷的主要原因。
圖1和圖2是JSCAST計算背壓（空型腔內的氣體壓力）,卷氣和通過排氣孔的排氣流動的示意圖。
1) 各空型腔部位的背壓將用做液體金屬流動計算的邊界壓力。
展開 模流門診 | 摩托車配件端蓋拋光后“起皮”之謎
智鑄超云氣體含量結果
智鑄超云液流追蹤結果
本案例再次證明，面對復雜的壓鑄缺陷，僅憑經驗或單一參數難以準確判斷。借助智鑄超云這樣的云端CAE分析工具，工程師能夠深入“透視”充型過程，精準量化風險（如氣體含量、溫度梯度），并動態(tài)追蹤金屬液行為，將抽象的工藝問題轉化為直觀、多維度的可視化結果，從而為高效、精準地解決質量頑疾提供堅實的科學依據和明確的優(yōu)化方向。
掃碼添加客服企微
咨詢模具設計/缺陷解決/免費模流
案例 | 汽車結構件減震塔的鋁合金壓鑄工藝優(yōu)化
設計、優(yōu)化選出大型、復雜汽車結構件——鋁合金減震塔的壓鑄澆注系統(tǒng)及溢流和排氣系統(tǒng)。
2. 利用數值模擬方法分析了減震塔零件的卷氣發(fā)生部位和區(qū)域，預測了壓鑄缺陷的種類及位置，以此為基礎更改了澆注系統(tǒng)的設計。
3. 在壁厚尺寸較大圓形結構處容易發(fā)生卷氣現象和縮孔缺陷，采用局部冷卻方法等工藝措施，消除了缺陷，獲得整體質量良好的鋁合金減震塔壓鑄件。
歡迎關注同名微信公眾號：FLOW-3D 流體仿真，了解更多詳情。
汽車變殼鋁合金壓鑄模設計
變殼（殼體厚度變化）類壓鑄件是集高性能于一體的零件，其結構復雜、壁厚相差大，并要求通過高壓力下的滲漏試驗，因此在鑄造中導致滲漏的冷隔、氣縮孔等缺陷，需要避免或轉移在許可的位置。
（a）輸入輸出軸有黑皮
（b）脫模時拉變形
（c）換擋軸孔內有黑皮
（d）螺紋孔內冷隔
（e）小角處裂紋
（f）加強筋小角處冷隔
圖1 壓鑄件常見缺陷
圖1所示為壓鑄件常見的缺陷，其中圖1（a）、（c）屬于加工余量問題，增加鑄件局部加工余量即可解決；圖1（b）在定模側增加頂出結構就可解決缺陷問題；現主要分析圖1（d）、（e）、（f）的鑄造缺陷以及壓鑄模的改進措施。
原模具結構分析
圖2（a）所示為變殼類壓鑄件在原模具中的布局，熔料從待成型零件的一側澆注。從圖2（a）可以看出熔料需要經過175mm高的凸出狀型芯才能填充到型腔對面，型腔對面幾何形狀比較復雜，壓鑄孤島多、死角多。熔料經過距離長、落差大的凸出狀型芯區(qū)域時，鑄造壓力受到損耗，再到復雜型腔區(qū)域很難保證成型零件內部的致密性。
（a）原模具中壓鑄件布局
（b）未充滿
（c）致密性差
圖2 原模具中壓鑄件布局及成型零件的缺陷
觀察圖2（b）中的①區(qū)域和圖2（c）中的②區(qū)域，發(fā)現存在未充滿且致密性差的問題，為解決這一問題，必須在待成型鑄件對面的下方區(qū)域增加進料通道，以彌補正面熔料的壓力損耗。如果僅在原模具方案上進行修改，增加的澆道太長，壓力損耗同樣過大，并且廢料過多。
展開 計算機仿真克服薄壁鎂壓鑄件帶來的挑戰(zhàn)
引言
近年在華南地區(qū)流行生產鎂壓鑄件的本港廠商,可以引用計算機仿真技術解決模具
設計上的棘手問題.鎂壓鑄件質輕耐用的特點,成為3C產品外殼的首選物料.3C產品
外型復雜而且纖薄,是制模技術上的一大挑戰(zhàn).本港廠商若要打開這個高增值的市場,
計算機輔助設計設備是不可或缺的工具.
在目前多種解決薄壁鎂壓鑄件的方案中,計算機仿真投扮演重要的角色.限制薄壁
成型的技術因素眾多,包括產生冷隔,氧化層部位及困氣位置等.從前上述問題必須經
過重復試模辦法方可解決,所以工程師可能需要花上六個星期的時間去改進試產模具的
內澆口,橫澆道和排氣系統(tǒng),甚至不知道需要經過多少次的改動,才能穩(wěn)定地生產高質
量的零件.
德國Laichingen的Werkzeugbau Schaufler壓鑄模具制造商為解決鎂壓鑄的缺陷問題,
采用計算流體動力學(CFD)軟件,在計算機上進行多種的壓鑄仿真,從中挑選最好的
模具設計方案.計算機仿真可以迅速且精確地計算設計方案,提供壓鑄模具型腔內部特
定條件下的詳細資料.采用這種方法,Werkzeugbau Schaufler近年成功生產五十多種高
質量的薄壁鎂鑄件.
Schaufler專門從事鋁和鎂壓鑄件的模具制造,其設備占地超過五萬平方英尺;可提
供重達35噸的傳動及離合器機架,機體結構件和進氣歧管的模具.該公司最近成立技
術中心,以滿足客戶縮短開發(fā)時間的要求,并減少用砂型鑄造模型,改為用壓鑄件原型.
其Lajchingen壓鑄中心(DCL)的特色,在于擁有一組以2700噸鎖模力壓鑄機為基礎的
自動壓鑄單元 — Buhler SC 270N,當中還包括鋁及鎂合金熔爐,半固態(tài)壓鑄(SSM)金
屬塊加熱站,ABB噴涂料和取件機器人,冷卻池及加工中心.
展開 鑄造模擬分析：指紋鎖外觀缺陷改善方案
鋅合金壓鑄的常見缺陷：
鋅合金，固液相線非常接近，以5號鋅為例，液相線389度，固相線380度。只相差不到10度，金屬液就從液態(tài)轉變成完全的固態(tài)。因此，在鋅合金的壓鑄中，金屬液的充型過程，顯得非常的重要。這里包括了
包卷而形成的氣孔，表面氣孔直接肉眼可見，淺表層氣孔經過電鍍之后形成起皮、鼓包
流態(tài)末端導致的氧化、發(fā)黑
兩股金屬交接位置，形成了流痕
熔湯的堆疊產生后期起皮
現有的設計問題：
以這個指紋鎖的鑄件為例，至少存在以下的設計問題：
內澆口分布不合理：如果把鑄件分為左右兩個區(qū)域，則左側金屬少，右側金屬多，內澆口的面積應該左側小，右側大。才能獲得平衡的流態(tài)。
內澆口面積不對，而且厚度很薄，問及原因，主要是為了后期容易加工，方便直接掰斷。
流道的進澆方式不對，中間直充圓孔特征，容易導致包卷，右側光潔表面也形成了多股熔液交接的流痕。在交流過程中，得到的回復是，別人基本上都是這樣設計的。所以，形式上照抄，但卻不知道為什么要這樣設計？
流道的橫截面積控制不好。明顯導致了流道內部氣體卷入型腔。
面對這樣的情況，我們需要對此進行“大手術”
針對以上問題，改善建議：
1） 測量左右兩側的金屬量，正確分配左右兩個區(qū)域的內澆口面積
2） 重新使用正確的計算公式，獲得說需要的內澆口面積、厚度、進澆速度、加速比等關鍵鑄造工藝參數
3） 完全改變進澆方式，從直沖式進澆改為可控的進澆方式與位置
4） 控制橫截面積，要做到完全避免氣體卷入型腔
兩方案的對比：
詳細請完整觀看視頻。
C家精講，初衷是用最短的時間，分享一些鑄造工藝設計與分析的經驗。
展開 
AnyCasting壓鑄局部擠壓功能 附anycasting國標數據庫下載
關于局部擠壓工藝
普通的壓鑄方法對于形狀復雜、壁厚不均勻的壓鑄件，出于結構原因,在成型過程中無法對最終凝固的區(qū)域及時補縮,易出現縮孔缺陷。這是因為液態(tài)金屬在較長的流道里凝固速度很快，沖頭傳遞的壓力無法維持到鑄件凝固的終了。如果鑄件有耐壓要求，或者在此處需要進行機械加工，那么鑄件內部疏松的組織就成為嚴重的缺陷問題。
近年來，針對這類問題，許多壓鑄廠實施局部擠壓輔助技術來解決上述難題。該技術就是在金屬液壓鑄充型之后，經過一定時間，即在鑄件凝固過程中，在厚壁處通過加壓桿施加壓力，進行強制補縮，來消除該處的縮孔縮松缺陷。局部擠壓工藝的參數：擠壓深度、擠壓壓力、擠壓延遲時間和擠壓持續(xù)時間對壓鑄件的質量有著重大影響。AnyCasting軟件的局部擠壓功為用戶對局部擠壓進行深入研究提供了可視化的技術工具。
簡易模型的研究
動圖：壓射力與局部擠壓對鑄件收縮缺陷的影響
壓鑄工藝參數研究
總結
AnyCasting V6.6支持壓鑄工藝中局部擠壓分析。該模型基于SIGAP凝固算法，求解金屬凝固過程中糊狀區(qū)中氣孔形核及成長的過程。氣孔成核過程是受外在作用力影響的，例如擠壓銷的壓力以及作用時間長短。通過使用AnyCasting局部擠壓模擬功能，用戶可預測在擠壓銷作用下，壓鑄件凝固收縮缺陷獲得擠壓補償的效果，幫助用戶評判并優(yōu)化擠壓銷的速度、壓力、延遲時間、持續(xù)時間等工藝參數。
下載地址：anycasting國標數據庫
展開 成功案例丨Altair Inspire Cast 助力節(jié)省 80%時間 ：從模具設計到完美鑄件
wx_fmt=png"></p><p><br></p><p>Shiva Tool Tech 是一家位于印度Pune的汽車制造領軍企業(yè)，專注于重力壓鑄模、低壓壓鑄模和高壓壓鑄模的設計與生產。</p><p><br></p><p><strong>面臨的挑戰(zhàn)</strong></p><p><br></p><p><br></p><p>憑借超過 25 年的專業(yè)經驗，Shiva Tool Tech 運用數控加工、電火花加工和拋光等先進制造技術，提供從工藝設計到生產的端到端支持。為實現無缺陷設計，他們會進行嚴格的試模迭代過程，即對初始模具設計進行測試、檢查，并根據反饋進行修改。然而，外包模擬存在成本高和周轉時間長等局限性，促使Shiva Tool Tech公司采用了 Altair Inspire Cast。</p><p><br></p><p><strong>Altair 解決方案</strong></p><p><br></p><p><br></p><p><strong>關鍵結果</strong></p><p><br></p><p><br></p><p>將 Inspire Cast 整合到工作流程中后，Shiva Tool Tech公司大幅減少了生產無缺陷壓鑄模具所需的時間和迭代次數。<strong>與傳統(tǒng)的實物試驗相比，這種方法節(jié)省了 80% 的時間。</strong>Inspire Cast 的整合不僅提高了設計精度和可視化程度，還提升了運營效率，鞏固了Shiva Tool Tech公司在壓鑄行業(yè)作為創(chuàng)新且可靠合作伙伴的地位。</p><p><br></p><p><br></p><p>我們選擇了 Inspire Cast 軟件進行仿真，因為它是真的具有很好的用戶友好性的軟件。對于還不熟練的用戶來說，就算他是一個CAD的新手工程師，也可以很好地利用這款軟件進行仿真。
展開 壓鑄模生產裂紋分析與改善
壓鑄模生產裂紋分析與改善
Cast-Designer v7.5 去年推出全新模塊CDPE，全稱（Cast-Designer Performance）。該模塊采用了固體力學的三維非線性有限元求解器，目的是結合鑄件的缺陷（縮孔、氣孔、殘余應力）通過載荷邊界條件（裝配、受力、熱）等，分析鑄件在扭矩試驗、壓力測試等情況下的機械性能。
經過一年的應用，CDPE的分析對象從鑄件，延伸到了模具和后加工過程的力學分析。接下來幾篇短文，均來自于全球頂級汽車配件供應商（全球前十），其中包括自動變速箱、發(fā)動機關鍵零部件等領導者。
缺陷：壓鑄模生產裂紋
模具生產中，局部產生裂紋
*** Detailof Mould ***
Project Area : 537.43 cm2
Casting Pressure : 600 kgf/cm2
Total force of Lower Slide Core is =322.5kgf
在壓鑄生產中，模具損壞最常見的形式是裂紋、開裂。應力是導致模具損壞的主要原因。熱、機械、化學、操作沖擊都是產生應力之源，包括有機械應力和熱應力。而且裂紋的發(fā)展很快，沿著某個方向延伸。
毛坯質量、表面處理、模具溫度、充型的高壓沖擊、熱應力、開模的機械應力、生產過程這些因數都是造成裂紋的因數。（分析起來非常復雜，具體可以百度一下進行科普）
CDPE 分析：
今天，我們重點關注是合理的模具結構設計，如何通過模具結構的改變，在不改變其生產條件下，減少重點位置的應力集中。
以下是具體的約束條件和加載邊界條件，黃色面為固定面，藍色面為接觸面。在下滑塊中施加 322,458 kgf 的力，同時考慮 1,650,000 kgf 的鎖模力。
展開 汽車輕量化-鋁合金材料的技術應用及加工工藝整合
常規(guī)壓鑄工藝的弊端
常規(guī)的壓鑄生產過程中，由于合金液的快速充型, 使型腔與壓室內部的氣體難以排盡，這些氣體卷入到合金液中， 將在鑄件內部形成氣孔缺陷。嚴重時，將使鑄件喪失熱處理與焊接性能。同時 ，若一些工藝因素未得到有效控制，在鑄件內還會形成其他缺陷，工件品質較差。針對上述問題， 本課題結合汽車大型構件特征與長期的研究經驗；對壓鑄生產中的模具設計、澆注系統(tǒng)、 真空充型及工藝改進等方面進行了深入的剖析；合理處理這些工藝要素，可提高鑄件品質。
壓鑄工藝要點
模具設計
模具設計過程中，需把握6個要點：
①合理選取澆注位置、合金液填充方向與各組件的形狀尺寸，確保合金液良好的流動性，建立其順序凝固。
②在合金液匯流、鑄件轉角部位，合理設置排氣口，盡量降低這些部位形成缺陷的可能。
③校核排氣道面積，確保型腔排氣順暢。
④模具應能可靠密封，降低其對真空壓鑄的影響。
⑤合理設置冷卻與加熱裝置，準確控制模溫。
⑥制造模具之前，可借助仿真軟件分析其充型、凝固特性；并根據仿真結果，對模具進行適當的優(yōu)化。
澆注系統(tǒng)
常見的3種澆注方式如圖1所示。經反復試驗得到，澆注方式對鑄件塑性具有重要影響。常規(guī)的頂注方式，容易發(fā)生合金液飛濺，卷氣、合金氧化現象顯著；同時，合金液之間存在嚴重的沖擊，影響鑄件組織品質，塑性較差。底注方式可有效減輕合金液擾動，沒有合金液飛濺現象發(fā)生；鑄件夾雜、缺陷減，其塑性明顯提高。
展開 