各种铸造工艺的区别及软件应用

一:工艺

1.铸造还可按金属液的浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺,也称浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造,泥模铸造等;窄义的重力铸造专指金属型浇铸。压力铸造是指金属液在其他外力(不含重力)作用下注入铸型的工艺。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等;窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造,简称压铸。旭东精密铸件厂长期从事砂型和金属型的重力铸造。这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。

2.砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料,制作铸型的传统铸造工艺。砂型一般采用重力铸造,有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广,小件、大件,简单件、复杂件,单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具,以前多用木材制作,通称木模。旭东精密铸件厂为改变木模易变形、易损坏等弊病,除单件生产的砂型铸件外,全部改为尺寸精度较高,并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高,但仍比金属型铸造用的模具便宜得多,在小批量及大件生产中,价格优势尤为突出。此外,砂型比金属型耐火度更高,因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是,砂型铸造也有一些不足之处:因为每个砂质铸型只能浇注一次,获得铸件后铸型即损坏,必须重新造型,所以砂型铸造的生产效率较低;又因为砂的整体性质软而多孔,所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低,表面也较粗糙。不过,旭东精密铸件厂集多年的技术积累,已大大改善了砂型铸件的表面状况,其抛丸后的效果可与金属型铸件媲美。

3.金属型铸造是用耐热合金钢制作铸造用中空铸型模具的现代工艺。金属型既可采用重力铸造,也可采用压力铸造。金属型的铸型模具能反复多次使用,每浇注一次金属液,就获得一次铸件,寿命很长,生产效率很高。金属型的铸件不但尺寸精度好,表面光洁,而且在浇注相同金属液的情况下,其铸件强度要比砂型的更高,更不容易损坏。因此,在大批量生产有色金属的中、小铸件时,只要铸件材料的熔点不过高,一般都优先选用金属型铸造。但是,金属型铸造也有一些不足之处:因为耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵,所以金属型的模具费用不菲,不过总体和压铸模具费用比起来则便宜多了。对小批量生产而言,分摊到每件产品上的模具费用明显过高,一般不易接受

。又因为金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制,所以对特别大的铸件也显得无能为力。因而在小批量及大件生产中,很少使用金属型铸造。此外,金属型模具虽然采用了耐热合金钢,但耐热能力仍有限,一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的铸造,在铜合金铸造中已较少应用,而用于黑色金属铸造就更少了。旭东精密铸件厂的金属型模具全部是自行设计、自行制造,因而能更及时地为客户提供价廉、适用的优质模具。

4. 压铸是在压铸机上进行的金属型压力铸造,是目前生产效率最高的铸造工艺。压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类。热室压铸机自动化程度高,材料损耗少,生产效率比冷室压铸机更高,但受机件耐热能力的制约,目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料的铸件生产。当今广泛使用的铝合金压铸件,由于熔点较高,只能在冷室压铸机上生产。压铸的主要特点是金属液在高压、高速下充填型腔,并在高压下成形、凝固,压铸件的不足之处是:因为金属液在高压、高速下充填型腔的过程中,不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部,形成皮下气孔,所以铝合金压铸件不宜热处理,锌合金压铸件不宜表面喷塑(但可喷漆)。否则,铸件内部气孔在作上述处理加热时,将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。此外,压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些,一般在0.5mm左右,既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低成本,又可避免穿透表面致密层,露出皮下气孔,造成工件报废。

二:软件应用

为了节省开发成本与开发时间,运用计算机仿真技术于铸造件与铸造模具的开发行之已久。而FLOW-3D更是分析软件中之佼佼者

1:FLOW-3D首创自由流体表面跟踪VOF完整算法,可准确计算动态自由液面的交界聚合与飞溅流动,尤其适合高速流动状态计算模拟

2:采用FAVOR改良型有限差分模型,整个计算过程简单、稳定、准确

3:非均匀化、多块分区网格划分,减少网格数目。网格与几何现状自动耦合,精确、稳定、快速。

4:自动优化计算调节,自动控制满足精度及稳定性时间步长,自动设置松弛收敛水平

5:多种实体输入方式,边界条件设定灵活,用户可自行定义适合自己的材料库

6:提供紊流模型,模拟紊流状态下的充填过程,包括压力、温度、速度等动态分布

7:独特的表面缺陷跟踪模型,准确的模拟压铸过程氧化层缺陷的分布

8:铸件凝固收缩模拟、卷气气泡预测

9:压射室中合金流动模拟,充满度、多级速度、变速位置可按实际任意设定

10:压铸时模具温度分布

、热循环计算,冷却管道设置

11:根据需要,可模拟型腔内背压、排气、触变粘度,以及热应力、表面张力、偏析等

12:多种模拟结果,形象、直观的FLOW-VU三维显示,方便的动画制作

13:精确的模拟结果,减少改模次数,提高一次试模合格率,节省了时间

14:除压力铸造外,FLOW-3D还可用于半固态、挤压、砂型、重力、低压、离心、消失模等铸造模拟

上海析模科技作为美国FLOW SCIENCE公司授权的FLOW-3D中国地区技术支持,为中国工业界提供专业的FLOW-3D软件技术支持及铸造及相关工程咨询服务。客户可致电我公司了解FLOW-3D在各个领域的解决方案,电话:021-31260876 网站:http://www.simould.com Email: sales@simould.com

更多FLOW-3D铸造分析案例 请看析模科技网站

一:工艺

1.铸造还可按金属液的浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺,也称浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造,泥模铸造等;窄义的重力铸造专指金属型浇铸。压力铸造是指金属液在其他外力(不含重力)作用下注入铸型的工艺。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等;窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造,简称压铸。旭东精密铸件厂长期从事砂型和金属型的重力铸造。这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。

2.砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料,制作铸型的传统铸造工艺。砂型一般采用重力铸造,有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广,小件、大件,简单件、复杂件,单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具,以前多用木材制作,通称木模。旭东精密铸件厂为改变木模易变形、易损坏等弊病,除单件生产的砂型铸件外,全部改为尺寸精度较高,并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高,但仍比金属型铸造用的模具便宜得多,在小批量及大件生产中,价格优势尤为突出。此外,砂型比金属型耐火度更高,因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是,砂型铸造也有一些不足之处:因为每个砂质铸型只能浇注一次,获得铸件后铸型即损坏,必须重新造型,所以砂型铸造的生产效率较低;又因为砂的整体性质软而多孔,所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低,表面也较粗糙。不过,旭东精密铸件厂集多年的技术积累,已大大改善了砂型铸件的表面状况,其抛丸后的效果可与金属型铸件媲美。

3.金属型铸造是用耐热合金钢制作铸造用中空铸型模具的现代工艺。金属型既可采用重力铸造,也可采用压力铸造。金属型的铸型模具能反复多次使用,每浇注一次金属液,就获得一次铸件,寿命很长,生产效率很高。金属型的铸件不但尺寸精度好,表面光洁,而且在浇注相同金属液的情况下,其铸件强度要比砂型的更高,更不容易损坏。因此,在大批量生产有色金属的中、小铸件时,只要铸件材料的熔点不过高,一般都优先选用金属型铸造。但是,金属型铸造也有一些不足之处:因为耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵,所以金属型的模具费用不菲,不过总体和压铸模具费用比起来则便宜多了。对小批量生产而言,分摊到每件产品上的模具费用明显过高,一般不易接受

。又因为金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制,所以对特别大的铸件也显得无能为力。因而在小批量及大件生产中,很少使用金属型铸造。此外,金属型模具虽然采用了耐热合金钢,但耐热能力仍有限,一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的铸造,在铜合金铸造中已较少应用,而用于黑色金属铸造就更少了。旭东精密铸件厂的金属型模具全部是自行设计、自行制造,因而能更及时地为客户提供价廉、适用的优质模具。

4. 压铸是在压铸机上进行的金属型压力铸造,是目前生产效率最高的铸造工艺。压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类。热室压铸机自动化程度高,材料损耗少,生产效率比冷室压铸机更高,但受机件耐热能力的制约,目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料的铸件生产。当今广泛使用的铝合金压铸件,由于熔点较高,只能在冷室压铸机上生产。压铸的主要特点是金属液在高压、高速下充填型腔,并在高压下成形、凝固,压铸件的不足之处是:因为金属液在高压、高速下充填型腔的过程中,不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部,形成皮下气孔,所以铝合金压铸件不宜热处理,锌合金压铸件不宜表面喷塑(但可喷漆)。否则,铸件内部气孔在作上述处理加热时,将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。此外,压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些,一般在0.5mm左右,既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低成本,又可避免穿透表面致密层,露出皮下气孔,造成工件报废。

二:软件应用

为了节省开发成本与开发时间,运用计算机仿真技术于铸造件与铸造模具的开发行之已久。而FLOW-3D更是分析软件中之佼佼者

1:FLOW-3D首创自由流体表面跟踪VOF完整算法,可准确计算动态自由液面的交界聚合与飞溅流动,尤其适合高速流动状态计算模拟

2:采用FAVOR改良型有限差分模型,整个计算过程简单、稳定、准确

3:非均匀化、多块分区网格划分,减少网格数目。网格与几何现状自动耦合,精确、稳定、快速。

4:自动优化计算调节,自动控制满足精度及稳定性时间步长,自动设置松弛收敛水平

5:多种实体输入方式,边界条件设定灵活,用户可自行定义适合自己的材料库

6:提供紊流模型,模拟紊流状态下的充填过程,包括压力、温度、速度等动态分布

7:独特的表面缺陷跟踪模型,准确的模拟压铸过程氧化层缺陷的分布

8:铸件凝固收缩模拟、卷气气泡预测

9:压射室中合金流动模拟,充满度、多级速度、变速位置可按实际任意设定

10:压铸时模具温度分布

、热循环计算,冷却管道设置

11:根据需要,可模拟型腔内背压、排气、触变粘度,以及热应力、表面张力、偏析等

12:多种模拟结果,形象、直观的FLOW-VU三维显示,方便的动画制作

13:精确的模拟结果,减少改模次数,提高一次试模合格率,节省了时间

14:除压力铸造外,FLOW-3D还可用于半固态、挤压、砂型、重力、低压、离心、消失模等铸造模拟

上海析模科技作为美国FLOW SCIENCE公司授权的FLOW-3D中国地区技术支持,为中国工业界提供专业的FLOW-3D软件技术支持及铸造及相关工程咨询服务。客户可致电我公司了解FLOW-3D在各个领域的解决方案,电话:021-31260876 网站:http://www.simould.com Email: sales@simould.com

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