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模擬軟件應用于DGS壓鑄件新品開發(fā)案例丨CHINA DIECASTING
DGS是一家專業(yè)鋁鎂合金壓鑄件生產(chǎn)商，之前接到了一個客戶的項目需求，要將一個由擠壓型材焊接而成的大型太陽能面板框架零件轉(zhuǎn)變成一件高壓壓鑄件，面臨了很大的挑戰(zhàn)。

該太陽能面板框架的尺寸為2 050 cm×1 230 cm×55 cm，在使用中要經(jīng)受相當大的溫度變化，因此常常造成沿著焊縫出現(xiàn)裂紋。裂紋造成濕氣滲透入面板框架內(nèi)部，損壞太陽能面板。在研究高壓壓鑄件是否能提高零件的現(xiàn)場使用功能時，客戶希望能提高壽命和性能。這個零件必須滿足幾項要求，包括：20年的抗腐蝕性；高的尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性；盡可能輕的重量和嚴格控制生產(chǎn)成本等。這個框架鑄件重量僅僅6.3 kg，壁厚僅僅5 mm（圖1），需要做大量的功能分析和優(yōu)化工作。當剛剛接到這個項目時，DGS的項目團隊要回答許多問題。
圖1  高壓壓鑄件框架
“這個鑄件充型時金屬液需要流動幾米長的距離，能完全充滿嗎？”項目經(jīng)理AxelSchmidt問道。“完全充滿需要多少時間？如果金屬液流動前端流動了2～3 m后相遇，會發(fā)生什么情況？流動長度的變化會有多大？大量的內(nèi)澆口施加在框架上的拉力有多大？我們必須在開始工作的早期就以一種成本效益好的方式回答這些問題。”

DGS選擇A360鋁合金作為框架鑄件的材料，因為這種合金強度高，韌性好。項目工程師決定這個薄壁框架零件具有“Z”字形的橫截面。但是對于這種大型薄壁設(shè)計這種形狀的零件有很大困難。

最初，DGS項目團隊設(shè)計了一個有兩條主線的澆注系統(tǒng)。隨后工程師采用模擬軟件評估了這個設(shè)計的關(guān)鍵問題，如流動長度、充型溫度，以及通過虛擬實驗手段評估物質(zhì)痕跡，并進行優(yōu)化。最初的模擬結(jié)果顯示這個設(shè)計主要的問題是變形。框架面的變型量達到9 mm，遠遠超過了客戶的規(guī)定變形量。DGS的工程師決定完全重新設(shè)計澆注系統(tǒng)，并且檢查修改設(shè)計的效果。最終設(shè)計的澆注系統(tǒng)有20個內(nèi)澆口，主要分布在4個角部區(qū)域，成功地防止了嚴重的變形（圖2）。
圖2  模擬最終設(shè)計的澆口系統(tǒng)
 “為了開發(fā)使框架鑄件具有最小變形的澆注系統(tǒng)，軟件發(fā)揮了關(guān)鍵作用，”Schmidyt說。“能夠快速測試不同設(shè)計的可能的效果是很重要的，這能使我們設(shè)計的澆口系統(tǒng)對鑄件產(chǎn)生盡可能小的作用力。”

設(shè)計完成后，就要將設(shè)計變成現(xiàn)實。設(shè)計和安置壓鑄插件以及冷卻線路也是一個挑戰(zhàn)。DGS采用模擬軟件預測壓鑄半模的冷卻，半模分別重14.1 t和20.3 t。

“盡管壓射的金屬液重量為24 kg，鑄件重量僅僅6.3 kg，充型時間僅僅40 ms，現(xiàn)在所生產(chǎn)的框架鑄件并沒有明顯變形。”Schmidt說。

采用軟件模擬技術(shù)已成為開發(fā)加工新產(chǎn)品的重要方法，可以縮短壓鑄件研發(fā)周期并大大降低研發(fā)成本。7月19 - 21日，上海新國際博覽中心W4-W5館，CHINA DIECASTING 2017 第十二屆中國國際壓鑄會議暨展覽會。來現(xiàn)場看看國內(nèi)外模擬軟件品牌如何神奇地轉(zhuǎn)換“虛擬”與“現(xiàn)實”吧！
*部分內(nèi)容來源：《鑄造》雜志









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第十二屆中國國際壓鑄會議暨展覽會
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會議
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上海萬和昊美藝術(shù)酒店

展覽會
2017年7月19-21日
上海新國際博覽中心W4、W5館

地點
上海新國際博覽中心（浦東新區(qū)龍陽路2345號）

時間
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