盒型壓鑄件的澆口方案研究

張妍

摘 要：盒型壓鑄件是通訊電子產(chǎn)品中搭載電路板，保護(hù)電路板的重要元件，提供支撐、電磁屏蔽、導(dǎo)熱、密封等功能。但由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高向落差比較大，散熱筋片的高寬比較大，局限了重量。因此盒型零件的模具設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造極為困難。為了解決這類(lèi)零件在壓鑄技術(shù)方面所面臨的困難，提升壓鑄件的成品率，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAE，提升壓鑄技術(shù)與模具開(kāi)發(fā)的能力，CAE是模具開(kāi)發(fā)中不可或缺的輔助工具。該文將通過(guò)對(duì)壓鑄件實(shí)例的模流分析及生產(chǎn)實(shí)踐的研究，探討此類(lèi)零件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：盒型壓鑄件 澆口 模流分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TG249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（c）-0058-01

近年來(lái)，壓鑄工藝得到廣泛的應(yīng)用，包括汽車(chē)、電子、電器等各行業(yè)均大量使用了鋁、鋅、銅、鎂等合金的壓鑄產(chǎn)品。鋁合金的壓鑄產(chǎn)品大量應(yīng)用于通訊產(chǎn)品上，這些產(chǎn)品大都在注重外觀與表面質(zhì)量的同時(shí)，因?qū)岬囊螅瑢?duì)壓鑄件的內(nèi)部質(zhì)量的要求也相對(duì)提高，欲生產(chǎn)出精密的鋁合金鑄件必須依靠精密的壓鑄模具設(shè)計(jì)制造及適當(dāng)?shù)膲鸿T條件，兩者缺一不可。若是壓鑄條件不理想，即使有再精密的壓鑄模具設(shè)計(jì)亦難造出優(yōu)良品質(zhì)的壓鑄成品。而鋁合金壓鑄件的制品中，以往常出現(xiàn)的壓鑄缺陷包括：欠鑄、氣孔、冷隔、氣泡、流痕等，后續(xù)的加工處理費(fèi)用常常會(huì)占有壓鑄件總成本50%（或更高），而影響鋁合金壓鑄內(nèi)外部品質(zhì)的因素有很多，原因很復(fù)雜，常常是多項(xiàng)因素共同造成的。

1 澆口布置的重要性

充型中，隨著填充時(shí)間的增多，路程的延長(zhǎng)，金屬液沿著型腔壁面流動(dòng)的著力點(diǎn)經(jīng)常改變，遇到型芯和厚大突出部分又要發(fā)生分流流向改變，形成互相沖擊，造成金屬液回轉(zhuǎn)、折回、紊亂、裹入氣體，所有這些現(xiàn)象，都要在不同程度上降低金屬液填充速度，溫度。另一方面填充過(guò)程一開(kāi)始就伴隨著金屬液溫度下降、粘度上升，甚至沿型壁表面接觸生成晶體，金屬液成為二相混合物，從而降低填充能量，能量下降是一種固有的因素，合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)能減少能量下降，減少能量損耗也就是提高了充型能量，合理地使用壓鑄機(jī)所給與的能量。制造外觀合格的產(chǎn)品。優(yōu)質(zhì)的澆口設(shè)計(jì)，就要減少動(dòng)能的損耗，穩(wěn)定在壓鑄件工藝所要求的填充速度值上，減少金屬液渦流，防止金屬液紊亂而發(fā)生缺陷。

2 盒型零件的主流澆口布置方案

（1）法蘭邊進(jìn)料（沿側(cè)壁）：該方案從法蘭邊斜向進(jìn)料，與側(cè)壁方向接近平行，目的是將鋁水直接導(dǎo)入到底面和散熱筋。

（2）法蘭邊進(jìn)料（垂直于側(cè)壁）：該方案從法蘭邊垂直于側(cè)壁進(jìn)料。

（3）底板進(jìn)料：底板進(jìn)料方案因分型改變，需在澆口側(cè)引入一個(gè)滑塊來(lái)改變分型線，結(jié)構(gòu)上只能將將F面作為動(dòng)模，C面作為定模。

3 研究方法與步驟

3.1 產(chǎn)品

該文選取6種通訊產(chǎn)品作為案例進(jìn)行分析，其中：產(chǎn)品1和2澆口布置在法蘭邊，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化后澆口沿側(cè)壁平行方向沖型；產(chǎn)品3和4澆口布置在法蘭邊，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)問(wèn)題，鋁水直沖側(cè)壁；產(chǎn)品5和6為底板進(jìn)料方案。如圖1。

3.2 模流分析流程

產(chǎn)品模型-澆口方案-模流分析條件設(shè)定-模擬計(jì)算-結(jié)果輸出-分析結(jié)果[4]。

3.3 實(shí)物缺陷與模流分析對(duì)比。

將實(shí)物的缺陷與模流分析預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)模流分析預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性進(jìn)行判別，并比較各種類(lèi)型澆口方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

4 研究結(jié)果及分析

4.1 模流分析結(jié)果

產(chǎn)品1和2：從模流分析結(jié)果可以看出，當(dāng)從法蘭進(jìn)料，且沖型方向沿側(cè)壁進(jìn)行時(shí)，散熱筋和底板上的進(jìn)料速度保持一致，填充比較均勻。減少因底板和散熱筋的裹氣造成的氣孔、欠鑄等缺陷。

產(chǎn)品3和4：從模流分析結(jié)果可以看出，當(dāng)從法蘭進(jìn)料，但沖型方向與側(cè)壁直沖時(shí)，因側(cè)壁的反彈，造成大量鋁水沖向散熱筋，又因底板上有各種形狀對(duì)鋁水流動(dòng)造成阻礙，因此散熱筋的充填速度過(guò)快，造成底板裹氣，產(chǎn)生氣孔缺陷，且組織不致密。

產(chǎn)品5和6：從模流分析結(jié)果可以看出，當(dāng)從底板進(jìn)料時(shí)，因鋁水直沖底板，因此底板的充填速度過(guò)快，在散熱筋部造成裹氣，散熱筋將會(huì)出現(xiàn)大量的欠鑄（由裹氣造成）和氣泡缺陷。

4.2 產(chǎn)品實(shí)物缺陷

產(chǎn)品1和2：散熱筋和底板無(wú)明顯缺陷。

產(chǎn)品3和4：底板明顯氣孔缺陷。

產(chǎn)品5和6：散熱筋冷隔、欠鑄和氣泡。

5 結(jié)論及探討

依據(jù)以上分析我們可以通過(guò)表格對(duì)各種方案及實(shí)物表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，如表1。

從表1可清晰地看出，法蘭邊進(jìn)料且平行于側(cè)壁為該類(lèi)產(chǎn)品的最佳填充方案，可以以均衡的速度填充底板和散熱筋，避免出現(xiàn)因裹氣造成的氣孔、疏松、氣泡、欠鑄等缺陷。因此在澆口位置選擇上，此為最佳方案。

實(shí)際布置澆口時(shí)，還需考慮產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)調(diào)整內(nèi)澆口的方向和流量匹配。例如如果底板上有比較多的填充阻礙特征（凸臺(tái)、臺(tái)階等），則需加強(qiáng)相應(yīng)部位的流量和流速，從以上模流分析也可看出，各個(gè)產(chǎn)品的內(nèi)澆口都根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)做了調(diào)整，甚至增加補(bǔ)充澆口。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫遜，安閣英，蘇仕方，等.鑄件充型凝固過(guò)程數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀[J].鑄造，2000，49（2）：84-88.

[2] 李培鋒，孫立斌，康進(jìn)武，等，基于微機(jī)的鑄件凝固過(guò)程應(yīng)力數(shù)值模擬及工程應(yīng)用[J].鑄造技術(shù)，2001（3）：5-8.

[3] 錢(qián)萬(wàn)選.壓鑄填充過(guò)程的理論探討[J].特種鑄造及有色合金，2001（S1）：1-4.

[4] 貴剛，蘇麗杰，聶義勇.鑄造充型過(guò)程控制參數(shù)的智能選擇[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2008，39（28）：46-48.endprint