高压压铸是一个以熔融金属在高温下快速填充型腔、在高压下凝固的复杂过程。可生产高精度、低表面粗糙度、高强度,壁厚很薄的复杂零件,实现少无切削。并且利用压铸机及自动化的周边设备,压铸生产率极高,是所有铸造方法中生产率最高的方法。
但是压铸质量影响因素很多,涉及到流体力学、热力学和金属学等各种有关基础理论,包括边界层理论、连续性原理、湍流现象、液压冲击、热交换过程和凝固理论等,因此很难用精确的理论模型进行描述,属于弱理论强经验的领域。
影响压铸件产品质量的因素复杂、繁多,压铸技术含量较高,处理不当,将造成高废品率。铸造生产中,合金熔炼是必须的,也是耗能最多的环节。在全球气候变暖、能源日趋紧张的大背景下,世界各国均强调节能减排,提倡绿色制造,能耗的高低将严重影响到该项技术在工程中的应用。
提高铸件质量是节能降耗的根本。铸件质量对能源消耗的影响最大,铸件产生内在、外在质量问题造成报废而重复生产,能源消耗量将大大增大,因此生产优质铸件是最大的节能,同时可提高劳动生产率。另外,在获得优质铸件的条件下,提高工艺出品率,可以提高劳动生产率和金属液的利用率,降低能源及金属消耗。
要取得高质量的压铸件,必须设计、优化出一个能照顾到各个方面均皆良好的工艺方案。(www.daowen.com)
工艺方案设计是一项复杂且经验性强的创造性工作。压铸生产中,以压铸机、压铸合金和压铸模为三大要素。压铸工艺则是将这三大要素有机组合,合理选择设置。在影响充型的许多因素中,主要是压力、速度、温度和时间等。各个工艺因素互相影响,互为制约,调整某个工艺因素时,必然引起与之相应的工艺因素发生变化,并可能反过来对已经调整的那个工艺因素产生影响而导致其发生变化。因此,要对这些工艺参数进行正确选择、控制和调整,使各种工艺参数满足压铸生产的需要,才能在其他条件良好的情况下,生产出合格的压铸件。
进入21世纪之初,国家就提出了“信息化带动工业化”这一战略方针。计算机技术以其高智力、知识密集、综合性强、效益高等特点已经广泛应用并成为改造传统铸造技术的高新技术。利用计算机强大的计算和图形功能辅助模具设计,提高设计精度和设计的可靠性,设计合理的模具结构及合理的浇注系统。利用CAE技术(Com-puter Aided Engineering)进行压铸过程数值模拟,俗称计算机试模,可视化地显示出铸造生产中金属液在型腔内流动、凝固的全过程,分析缺陷形成的因素。
模拟在产品开发中十分重要,当产品原型设计完成后,就应该进行模拟。由于处于开发初期,开发设计人员拥有改进设计的最大自由度。这时,结构和工艺模拟仿真将十分有效,产品设计将在很短的时间内改进,并且费用很少,事半功倍。铸造车间和模具车间可以在开发前期对产品开发提出修改意见。这样,产品设计师、工模车间、铸造车间等有关部门之间的沟通将非常顺利、方便。运用模拟工具可以很好地促成设计工程师、铸造车间之间紧密、信任的合作,方便产品结构的优化修改。在铸造企业,铸造模拟工具能够帮助铸造工艺设计者模拟不同的工艺,找出最佳工艺参数,优化浇注、排溢、冷却等系统,实现金属液最佳的充填状态和模具的合理温度分布,直到能铸造出合格的铸件。当然,软件也可以优化企业中正在生产的老产品,以期降低废品率,降低成本。
铸造CAE技术可以彻底改变传统铸造工艺方案制定过程中的不确定性,确保工艺的可行性和铸件质量,减少、省却传统铸造时的反复试模、修模过程,缩短产品开发周期、降低成本、提高市场竞争能力,是铸造工艺由“经验”走向“科学”的重要途径。
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