壓鑄工藝仿真的案例
壓鑄工藝學習之冷室壓鑄機
很多剛畢業的工程師在學習鑄造模擬CAE應用之前，更重要的是了解學習實際的鑄造工藝及設備，現提供我收集的一些的鑄造工藝及設備學習資料， 供大家一起學習，希望對大家有幫助 。
冷室壓鑄機照片：
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【專業知識】壓鑄件的結構設計及壓鑄工藝知識，產品結構設計必備！
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五金壓鑄件表面處理工藝詳解
壓鑄件表面處理工藝詳解：
表面處理是在基體材料表面上人工形成一層與基體的機械、物理和化學性能不同的表層的工藝方法。表面處理的目的是滿足產品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。
對于金屬鑄件，我們比較常用的表面處理方法是，機械打磨，化學處理，表面熱處理，噴涂表面，表面處理就是對工件表面進行清潔、清掃、去毛刺、去油污、去氧化皮等。
工件在加工、運輸、存放等過程中，表面往往帶有氧化皮、鐵銹制模殘留的型砂、焊渣、塵土以及油和其他污物。要合深層能牢固地附著在工件表面上，在涂裝前就必須對工件表面進行清理，否則，不僅影響涂層與金屬的結合力和抗腐蝕性能，而且還會使基體金屬在即使有涂層防護下也能繼續腐蝕，使涂層剝落，影響工件的機械性能和使用壽命。因此工件涂漆前的表面處理是獲得質量優良的防護層，延長產品使用壽命的重要保證和措施。
為提供良好的工件表面，表面處理有以下幾點需注意：
1、無油污及水分
2、無銹跡及氧化物
3、無粘附性雜質
4、無酸堿等殘留物
5、工件表面有一定的粗糙度
表面處理方法:
手工處理：
如刮刀、鋼絲刷或砂輪等。用手工可以除去工件表面的銹跡和氧化皮，但手工處理勞動強度大、生產效率低，質量差，清理不徹底。
化學處理：
主要是利用酸堿性或堿性溶液與工件表面的氧化物及油污發生化學反應，使其溶解在酸性或堿性的溶液中，以達到去除工件表面銹跡氧化皮及油污，再利用尼龍制成的毛刷輥或304#不銹鋼絲（耐酸堿溶液制成的鋼絲刷輥清掃干凈便可達到目的。
展開 FLOW-3D壓鑄完整工藝模擬
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變速箱外殼壓鑄工藝的內澆口設計
上方影片為汽車工業的飛輪或變速箱外殼的仿真，可顯示高壓壓鑄過程中高速噴射鋁合金的流況與速度，這是模具設計中階段評估內澆口好壞的一種方式，影片中顯示五個內澆口的流況結果，以80毫秒的時間完成充填。
本文應用CFD軟件FLOW-3D CAST，影片中的左側仿真（案例1）顯示了內澆口的流況是在分型面下方朝上進料，而右側模擬（案例2）則顯示了在同一位置內澆口成45度角的進料。這個結果比較可幫助設計者更可視化的觀測流體流向及湍流程度，可看出熔體如何從不同的內澆口位置和方向流入模腔。
下方圖片是顯示填充結束時兩種澆口設計的卷氣結果：
案例1 卷氣結果
案例2 卷氣結果
雖然這兩種內澆口設計都還不是最完美情況，但重點在于了解與設計的相關性以及結果的判讀，來修改并完成進一步的設計工作。不同的內澆口設計會導致鑄件內的含氣量及區域不同。這可以歸咎于熔體從內澆口進入的動量，導致湍流場或是熔體前沿包入氣體。更要注意的是在將來的設計中，高含氣量區域是否以消除來改善鑄件質量。
下方影片是兩個案例的完整填充動畫，控制了影片輸出頻率可清楚表示填充各階段的區域，有助于了解熔體前沿的進料方向、速度、氣蝕引起的模具腐蝕、以及澆口配置可能導致的潛在問題。
案例1 完整填充動畫
案例2 完整填充動畫
依據最佳模具設計的步驟，此初步分析進料方向，所以會忽略流道、模腔中的真空度、壓室模擬或渣包，這些設計通常在之后合并到更完整的模型中。
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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）澆注系統不合理；
6）排氣不良；
7）噴霧不合理。
展開 案例 | 汽車結構件減震塔的鋁合金壓鑄工藝優化
最后采用該工藝實際生產出合格的鋁合金減震塔零件，成品率達到90%以上。若通過控制模具溫度等其他條件，成品率有望進一步提高。
圖7 局部冷卻后得到的優質鑄件
四、結論
1. 設計、優化選出大型、復雜汽車結構件——鋁合金減震塔的壓鑄澆注系統及溢流和排氣系統。
2. 利用數值模擬方法分析了減震塔零件的卷氣發生部位和區域，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的設計。
3. 在壁厚尺寸較大圓形結構處容易發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。
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最后總結
在這個案例中，我們展示了一個汽配行業用到的精密壓鑄鋁產品零配件變速箱殼體產品的自動化表面去毛刺飛邊除氧化皮拋光的工藝過程。
如果您有以下鋁合金、鋅合金、鎂合金或銅合金壓鑄零部件拋光方面的問題需要專業技術支持，可以參考上述案例：
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表面處理是壓鑄行業不可或缺的一部分。如果您正在尋找有關壓鑄零件表面處理的簡單信息，通過閱讀本文，你會了解壓鑄件的表面處理、其類型和重要性。
一、為什么壓鑄產品需要表面處理？
表面處理對于壓鑄表面很重要，因為它使最終產品看起來更精細，美觀、使用壽命更長。
壓鑄件表面處理后獲得的其他好處包括：
1、增強美學
壓鑄件表面處理有助于消除制造過程中產生的缺陷，從而使表面看起來干凈、美觀。一些用于表面處理的方法可以使壓鑄件具有漂亮顏色和細膩的手感，增加了表面的審美價值。
2、消除表面缺陷
各種表面處理工藝包括圓化尖角和從表面刮掉多余的殘留物，表面打磨是常用的，這對于刮除制造過程中產生的所有缺陷最為有效。
3、提高油漆和其他涂料的附著力
壓鑄件經過適當的表面處理后可降低粗糙度并使其光滑，這增加了表面吸收油漆和涂層的能力，從而形成更堅硬的層。
4、提高耐腐蝕性
一些金屬對水分具有高度反應性，暴露在大氣中時會腐蝕，在涂飾過程中使用非腐蝕性涂層有助于防止金屬腐蝕，從而提高它們的耐用性。
不同的表面光潔度也會產生不同的表面粗糙度，與光滑表面相比，較粗糙的表面更容易受到局部腐蝕形式的影響，例如點蝕和縫隙腐蝕。
5、增加對化學品的抵抗力
表面裝飾涉及用堅韌和高抗性材料覆蓋表面，這使它們具有抵抗化學物質的能力。
6、提高導電性
電鍍通過增強其電性能來幫助提高原始零件的導電性，它會影響可焊性、耐用性和接觸電阻。在以電導率為至關重要的應用設計時，應該選擇表面光潔度，以便電導率值適合應用。
二、表面處理的類型
雖然有許多表面處理可供選擇，但以下是最常用的表面處理。
1、電泳漆
E-coat，也稱為油漆沉積，是一種利用電力將油漆產品吸引到金屬表面的過程。
展開 優化鑄造方案，提前發現鑄造缺陷-將CFD（FLOW3D）分析集成到壓鑄工藝設計中
圖4：基于凝固末期部件溫度分布選擇的最終澆道系統的不同視圖
結論
七年多來，我們一直能夠使用FLOW-3D 作為壓鑄工藝建模工具，向我們的團隊證明預測結果的準確性和可靠性 。這些結果與實際的鑄造缺陷，溫度分布和流動模式有很好的相關性。
我們 不僅將 FLOW-3D用作壓鑄工藝模擬工具，而且還將其用作通用CFD建模工具。如果在流程開發過程中需要向客戶推薦設計更改， FLOW-3D 允許我們快速可靠地評估這些變更，并向客戶展示所提議的變更，以及這些變更對零件性能的影響。
「FLOW3D鑄造仿真」壓力、速度
如何設定壓力、控制速度（射速）、控制溫度等參數？！壓鑄金屬按填充型腔過程，需要考慮壓力、速度、溫度以及時間等工藝因素，使用軟件仿真分析壓鑄過程「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
如何設定壓射力最佳壓力值？壓力的大小影響射速，由壓射缸的截面積和工作液的壓力所決定「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
如何確定鑄造工藝？高壓鑄造適用范圍？鑄件分為有強度要求的和一般要求的兩類,對于有強度要求的,應該具有良好的致密度.這是應該采用高的增壓比壓「FLOW3D鑄造仿真分析」「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
如何設定壓力鑄造壓力、射速？考慮工藝因素和結構復雜程度，導熱和比熱性，凝固溫度范圍，模具溫度，結構。「射速」「壓射速度」
「FLOW3D鑄造仿真」材料
壓鑄鋁合金中各元素的作用和影響「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
「FLOW3D鑄造仿真」壓鑄模具
如何優化設計壓鑄模具設計（鑄造模具）？模具結構考慮因素湯餅，湯道，澆道，澆口，產品，真空澆道頭，鑄孔，渣包，優化模具設計。
展開 基于壓鑄車門的設計與仿真
摘 要:本文以一款現有無邊框車門的結構進行重新設計,保留車門外板的外形和內板,用 CATIA 進行設 計,根據壓鑄特征對車門進行重新設計。根據車門強度剛度要求選用上海交通大學合金中心彭立明教授研發專利 免熱處理材料作為壓鑄材料[1]。根據 CATIA 的逆向掃描提取出車門曲面,重新設計后將數模導入 HyperWorks 對模型進行處理并劃分網格,用 HyperWorks自帶的 Optistruct求解器對車門的剛度、和模態分析進行求解,結果 表明該車與傳統的沖壓車門相比門力學性能得到了極大的提高。
關鍵詞:HyperWorks;CATIA;模態分析;剛度分析
0 前言
車門汽車覆蓋件中的重要組成部分,傳統的車門制造 技術對材料有限制,生產效率低,磨具開發時間長。 為了 提高生產效率及減輕車門的重量,本文利用壓鑄技術對車 門進行設計仿真分析。 壓鑄技術現發展已經比較成熟,鑄 造的種類有很多種,比如壓力鑄造、真空鑄造、消失模鑄 造、反重力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造等多種加工方式,根 據零件的不同特征可以選用不同的加工工藝生產。 隨著 壓鑄機械和壓鑄材料在近幾年取得的重大發展,壓鑄這一 制造工藝的優點收到人們的青睞。 在2008年就已經有企 業開始采用鑄造的加工工藝,但是由于當時材料和設備的 限制,鑄造一直沒有得到發展。 在德國所斯特生產 的 尼 桑,運用真空壓鑄技術生產出了面積為0.5m2 的零件,壁 厚僅為0.2~0.3mm,實現了減重30%。
1 研究現狀
壓鑄的材料和設備現已比較成熟,在2020年特斯拉 的6000t舉行壓鑄機已經投入生產,并將車身后部底板的 七十多個零部件制造成一體部件,極大的提高了生產效率 并且降低了成本,同時也對汽車的輕量化起到了積極的作 用。
展開 
計算機仿真克服薄壁鎂壓鑄件帶來的挑戰
引言
近年在華南地區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.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,甚至不知道需要經過多少次的改動,才能穩定地生產高質
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 FLOW-3D 應用案例--電子開關的制造：壓鑄件的設計以及仿真方案
電子開關的制造：壓鑄件的設計以及仿真方案
作者：馬克利特（Mark Littler of Littler Diecast Corporation）
利特壓鑄集團（Littler Diecast Corporation）為一個航天設備上的電子開關進行設計，并且打算以壓鑄制程制作。當設計完成交給另外一家制造廠進行量產時，鑄件成品的品質發生了嚴重的問題，鑄件需要重新設計，以減少廢品率。Littler Diecast 以 FLOW-3D 進行仿真方案設計，希望從仿真結果中找出鑄件發生品質不良的原因，協助客戶解決這個棘手的問題。
問題點的判斷判斷
這個電子開關的材料為 Al-380，尺寸大約是1 ?” x 1” x 1/2” 。 Littler Diecast 發現縮孔的位置主要位于兩個區域，分別是中央平板的區域以及圓筒的區域。這個結果經過客戶以 X-Ray 測試驗證確認。縮孔形成的主要原因來自于金屬的流動方式。金屬融湯從圖一的澆口位置進入，噴濺到鑄件的底部再形成回包的現象。減入空氣后，由于金屬固化的速度相當快，該位置發生鑄不滿現象。在圓筒處的問題發生原因與平板位置相同。流體會先充填離澆口位置最遠處再形成回包卷氣，卷入的空氣無法從分模面上排出。
原始設計
原始設計中還有其他的問題，在電子開關的墊圈設計周圍發生了嚴重的泄漏現象，主要原因在于原始設計的溢料井太小，導致夾雜氧化膜的金屬融湯無法被完全的排出模穴。
利用 FLOW-3D, Littler Diecast 重新分析該鑄件的流動狀況，并且找出問題發生的主要原因。由于鑄件尺寸不大，過快的冷卻速度會造成鑄件太早固化。因此，設計人員希望最后填入模穴的金屬融湯能夠以較高的溫度進入模穴，讓金屬融湯可以充分填滿模穴并且進行保壓。
展開 電子開關的制造：壓鑄件的設計以及仿真方案
上海析模科技有限公司---FLOW-3D中國指定代理
作者：馬克利特（Mark Littler of Littler Diecast Corporation）
利特壓鑄集團（Littler Diecast Corporation）為一個航天設備上的電子開關進行設計，并且打算以壓鑄制程制作。當設計完成交給另外一家制造廠進行量產時，鑄件成品的品質發生了嚴重的問題，鑄件需要重新設計，以減少廢品率。Littler Diecast 以 FLOW-3D 進行仿真方案設計，希望從仿真結果中找出鑄件發生品質不良的原因，協助客戶解決這個棘手的問題。
X-ray of original part, showing porosity problems.
問題點的判斷判斷
這個電子開關的材料為 Al-380，尺寸大約是1 ?” x 1” x 1/2” 。 Littler Diecast 發現縮孔的位置主要位于兩個區域，分別是中央平板的區域以及圓筒的區域。這個結果經過客戶以 X-Ray 測試驗證確認。縮孔形成的主要原因來自于金屬的流動方式。金屬融湯從圖一的澆口位置進入，噴濺到鑄件的底部再形成回包的現象。減入空氣后，由于金屬固化的速度相當快，該位置發生鑄不滿現象。在圓筒處的問題發生原因與平板位置相同。流體會先充填離澆口位置最遠處再形成回包卷氣，卷入的空氣無法從分模面上排出。
圖一, 原始設計，采用單一澆口。
展開 ProCAST有限元鑄造工藝模擬軟件 附鑄造工藝仿真ProCAST從入門到精通下載
目前VE環境中針對鑄造工藝提供的流程模板有：重力工藝流程模板、高壓鑄造工藝流程模板、高壓壓鑄機選擇流程模板和優化流程模板，在后序的開發中還會相應的增加其他流程模板。
多工序流程
針對一般工藝加強了多階段流程模板，這種流程模板可以一次性設置鑄造仿真過程中的多個階段，如鑄型的移除、澆注系統清除以及鑄型移除后的鑄件加熱和冷卻過程。設置完成提交計算時，軟件可自動生成所需的計算文件。
ProCAST工藝應用
熔模精密鑄造
ProCAST基于有限元網格可以自動生成模殼及保溫層網格，能夠設置保溫層網格為各向異性，從而隨時調節厚度參數而不需要重新生成網格。針對高溫合金 真空下的凝固過程，擁有專業的輻射換熱求解器。
低壓金屬型/砂型鑄造
真實復現工業生產條件，實現模具溫度的多次模擬直至穩定狀態。在此條件下進行鑄件充型/凝固過程的仿真計算，優化工藝參數，減少試制，縮短產品生產周期。
重力鑄造（砂型，金屬型，傾轉）
對于重力鑄造而言，關鍵因素在于如何優化澆注系統以及如何消除可能的縮孔區域。proCAST可以進行澆注，凝固，應力及微觀組織的模擬，將工藝人員的設計方案在計算機上復現，幫助判定其可執行性。
高壓鑄造
高壓鑄造過程與模具及壓鑄機設備密切相關，ProCAST軟件可以就高壓鑄造生產全過程進行模擬，包括壓室內的金屬液注入，多級壓射過程等。同時擁有壓鑄機數據庫，可根據實際鑄造工藝與鑄件參數，分析PQ2圖，確定工藝窗口，結合模擬效果，優化相關參數。
離心鑄造
ProCAST軟件具有專業的立式離心鑄造仿真模塊，求解不同離心轉速參數下，鑄件的充型及凝固過程。
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