圖1/Figure 1

在圖1的探傷結(jié)果中，產(chǎn)品在鑲塊對(duì)應(yīng)的部位上出現(xiàn)了大量的縮孔缺陷，這直接導(dǎo)致了產(chǎn)品報(bào)廢。

原標(biāo)題：基于MAGMASOFT®的壓鑄模具鑲塊壽命研究

在很多產(chǎn)品中，由于鑲塊表面逐漸地老化，對(duì)鑄件局部冷卻效果也逐漸弱化，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品局部在后續(xù)的生產(chǎn)中出現(xiàn)縮孔，產(chǎn)品試漏報(bào)廢率高達(dá)30%以上。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，往往在2-3萬(wàn)模次后就得更換這些鑲塊，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加。圖1是其中一個(gè)典型案例、

考慮到鑲塊材料屬性基本不變，變的是其老化的表面與鑄件之間的傳熱狀態(tài)，也就是MAGMASOFT?鑄造模擬中涉及的界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，而且隨著鑲塊表面老化程度的加深，這個(gè)界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越低。因此，我們可以基于MAGMASOFT?來做模擬驗(yàn)證：在所有其它條件相同的前提下，在鑲塊和鑄件之間設(shè)定不同的界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，比較鑲塊的溫度場(chǎng)變化，觀察隨著界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的降低鑲塊本體溫度是否降低。圖2是MAGMASOFT?的模擬結(jié)果和溫度曲線變化情況：

圖2/figure 2

通過圖2結(jié)果中的某點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)比證實(shí)：隨著界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的降低鑲塊本體溫度也在降低。

基于這個(gè)事實(shí)，為了提高鑲塊的使用壽命，保持良好的傳熱和冷卻條件，優(yōu)化傳統(tǒng)CNC加工冷卻水路變得必要。因此，借助先進(jìn)的3D打印技術(shù)，突破傳統(tǒng)CNC加工冷卻水路的限制，通過隨型冷卻和擴(kuò)大冷卻水路散熱面積來確保鑲塊的快速冷卻。如圖3，是傳統(tǒng)CNC和3D打印鑲塊和冷卻水路設(shè)計(jì)對(duì)比：

圖3

并基于MAGMASOFT?進(jìn)行溫度場(chǎng)模擬對(duì)比分析，得出如圖4的結(jié)果：

圖4/figure 4

從圖4的結(jié)果可以得出：即使隨著鑲塊的逐漸老化（界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低），3D打印鑲塊的溫度都比傳統(tǒng)鑲塊的低了近50℃。這說明3D打印的冷卻效果要好很多，而且③號(hào)3D打印冷卻水路因散熱面積大而冷卻效果在早期使用過程中更好。

在實(shí)際中，采用了3D打印鑲塊后，產(chǎn)品質(zhì)量明顯改善，探傷縮孔缺陷大大減少，試漏測(cè)試后廢品率下降至2%以下。圖5是改善前后產(chǎn)品探傷結(jié)果對(duì)比：

圖5/figure 5

同時(shí)，鑲塊使用壽命提高5-6萬(wàn)模次。

結(jié)論
1.壓鑄模鑲塊老化可致產(chǎn)品局部缺陷加重，進(jìn)而明顯增加廢品率。
2.使用先進(jìn)的3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)鑲塊隨型冷卻可大大改善鑲塊冷卻條件，提高鑲塊使用壽命。
3.基于MAGMASOFT?的模擬仿真，可加快模具冷卻條件設(shè)計(jì)進(jìn)度，確保設(shè)計(jì)的有效性。

作者： 覃瑞立   曾琴

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