本文研究了一款大眾系乘用車(chē)電機(jī)外殼鑄件的鑄造工藝，鑄件見(jiàn)圖1。
圖1
該鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，帶水冷通道和集成結(jié)構(gòu)，擬以金屬型鑄造方案生產(chǎn)。在經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)化鑄造工藝方案開(kāi)發(fā)后，由MAGMASOFT®模擬了充型和凝固過(guò)程，縮孔結(jié)果如下（圖2）：
圖2
該結(jié)果似乎比較理想，因?yàn)镸AGMASOFT®顯示的縮孔缺陷偏小。然而該產(chǎn)品的質(zhì)量要求高，需要更加可靠的方案來(lái)確保更完美的鑄件以得到縮孔極致小、生產(chǎn)穩(wěn)定可控的鑄造工藝方案。但結(jié)構(gòu)如此復(fù)雜的大型鋁鑄件，試模費(fèi)用相當(dāng)高。如果沒(méi)有可信的實(shí)施方案，勢(shì)必費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)成本。于是，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)首先基于鑄件質(zhì)量要求對(duì)該鑄件做了局部化識(shí)別，見(jiàn)下圖3。
圖3
這些局部區(qū)域?qū)橹攸c(diǎn)質(zhì)量評(píng)估對(duì)象：不僅鑄造缺陷要極致小，而且要一次鑄造成型，不允許在探傷后修補(bǔ)。于是，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)這些重點(diǎn)區(qū)域做了如下3個(gè)方面的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖4：
圖4
經(jīng)過(guò)努力，完成了18個(gè)設(shè)計(jì)的模擬，并將這18個(gè)設(shè)計(jì)在MAGMASOFT®中自動(dòng)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，軟件按照給定的目標(biāo)對(duì)18個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行排序，排名第1的為基于給定目標(biāo)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。圖5為方案評(píng)估預(yù)覽界面，第一列為設(shè)計(jì)排名，排名第1的設(shè)計(jì)方案列在最頂部。
圖5
經(jīng)過(guò)軟件提供的統(tǒng)計(jì)圖表如圖6分析，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)：總體上隨著方案的推進(jìn)，鑄件縮孔逐步減小，見(jiàn)圖6：
圖6
基于MAGMASOFT®自動(dòng)評(píng)價(jià)結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)總結(jié)出第19版設(shè)計(jì)方案，該方案將用于實(shí)際試模。同時(shí)，在試模具體實(shí)施前，該團(tuán)隊(duì)對(duì)3大主要影響因素做了DoE設(shè)計(jì)評(píng)估以確定其實(shí)際試模時(shí)工藝可控窗口。表1為3大主要影響因素：
表1
基于此前的局域區(qū)域，設(shè)定了最小化縮孔、氣孔和充型自由面3個(gè)判據(jù)。經(jīng)過(guò)MAGMASOFT®的DoE分析，得出如下結(jié)論：
結(jié)論1：提高冷卻效率和澆注溫度并快速澆注，將使得縮孔更加小
結(jié)論2：快速澆注有利于平穩(wěn)充型和減少氣孔
至此，該團(tuán)隊(duì)得到了一個(gè)可交付實(shí)際試模的缺陷和澆注參數(shù)可控的鑄造工藝方案。
