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模拟软件应用于DGS压铸件新品开发案例丨CHINA DIECASTING
DGS是一家专业铝镁合金压铸件生产商,之前接到了一个客户的项目需求,要将一个由挤压型材焊接而成的大型太阳能面板框架零件转变成一件高压压铸件,面临了很大的挑战。

该太阳能面板框架的尺寸为2 050 cm×1 230 cm×55 cm,在使用中要经受相当大的温度变化,因此常常造成沿着焊缝出现裂纹。裂纹造成湿气渗透入面板框架内部,损坏太阳能面板。在研究高压压铸件是否能提高零件的现场使用功能时,客户希望能提高寿命和性能。这个零件必须满足几项要求,包括:20年的抗腐蚀性;高的尺寸精度和尺寸稳定性;尽可能轻的重量和严格控制生产成本等。这个框架铸件重量仅仅6.3 kg,壁厚仅仅5 mm(图1),需要做大量的功能分析和优化工作。当刚刚接到这个项目时,DGS的项目团队要回答许多问题。
图1  高压压铸件框架

“这个铸件充型时金属液需要流动几米长的距离,能完全充满吗?”项目经理AxelSchmidt问道。“完全充满需要多少时间?如果金属液流动前端流动了2~3 m后相遇,会发生什么情况?流动长度的变化会有多大?大量的内浇口施加在框架上的拉力有多大?我们必须在开始工作的早期就以一种成本效益好的方式回答这些问题。”

DGS选择A360铝合金作为框架铸件的材料,因为这种合金强度高,韧性好。项目工程师决定这个薄壁框架零件具有“Z”字形的横截面。但是对于这种大型薄壁设计这种形状的零件有很大困难。

最初,DGS项目团队设计了一个有两条主线的浇注系统。随后工程师采用模拟软件评估了这个设计的关键问题,如流动长度、充型温度,以及通过虚拟实验手段评估物质痕迹,并进行优化。最初的模拟结果显示这个设计主要的问题是变形。框架面的变型量达到9 mm,远远超过了客户的规定变形量。DGS的工程师决定完全重新设计浇注系统,并且检查修改设计的效果。最终设计的浇注系统有20个内浇口,主要分布在4个角部区域,成功地防止了严重的变形(图2)。
图2  模拟最终设计的浇口系统

 “为了开发使框架铸件具有最小变形的浇注系统,软件发挥了关键作用,”Schmidyt说。“能够快速测试不同设计的可能的效果是很重要的,这能使我们设计的浇口系统对铸件产生尽可能小的作用力。”

设计完成后,就要将设计变成现实。设计和安置压铸插件以及冷却线路也是一个挑战。DGS采用模拟软件预测压铸半模的冷却,半模分别重14.1 t和20.3 t。

“尽管压射的金属液重量为24 kg,铸件重量仅仅6.3 kg,充型时间仅仅40 ms,现在所生产的框架铸件并没有明显变形。”Schmidt说。

采用软件模拟技术已成为开发加工新产品的重要方法,可以缩短压铸件研发周期并大大降低研发成本。7月19 - 21日上海新国际博览中心W4-W5馆CHINA DIECASTING 2017 第十二届中国国际压铸会议暨展览会。来现场看看国内外模拟软件品牌如何神奇地转换“虚拟”与“现实”吧!
*部分内容来源:《铸造》杂志










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第十二届中国国际压铸会议暨展览会
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会议
2017年7月16-18日
上海万和昊美艺术酒店

展览会
2017年7月19-21日
上海新国际博览中心W4、W5馆

地点
上海新国际博览中心N1、N2、N3馆(浦东新区龙阳路2345号)

时间
2018年7月18日   上午09:00-下午16:30
2018年7月19日   上午09:00-下午16:30
2018年7月20日   上午09:00-下午16:00