股票炒股配资开户【案例分享】经验与技术的共生融合：运用MAGMASOFT与专家经验有效避免铸件缺陷

（来源：金属帮）股票炒股配资开户

铸铁制造商Eisengießerei Dinklage GmbH（德国丁克拉格铸铁有限公司）作为凯傲集团（KION Group）的系统供应商，主要生产叉车配重块等铸件产品。此类结构件（如图1所示）最适宜采用铸造成形工艺制造。

图1: 叉车配重块（材质为GJL-150）的原始布局

该铸件采用砂型铸造工艺，材质为灰铸铁GJL150（GG-15）。工艺团队设计的初始方案采用三型腔布局，每个铸件配置1个冒口，共设置5条排气通道（图1）。金属液通过非对称分布直浇道、矩形横浇道及9个内浇口（每型腔3个）充型。铸件毛重3071kg，浇注时间约104秒，浇注温度控制在1340°C左右。

图2：示踪结果揭示了铸型型腔内不同的充型流动状态

Dinklage铸造工程师基于该设计方案实施铸造工艺模拟，并对模拟结果进行评估。粒子追踪（图2）与充型时间（图3）的模拟结果表明，不同型腔内的金属液流动状态呈现显著差异性。

图3:充型时间的结果表明，铸型型腔的填充过程呈现非对称状态。

首腔（图2右）呈现剧烈紊流状态，而第三个型腔（图3左）充型慢很多。孔隙率分析模型（图4）进一步揭示各型腔均存在缩孔缩松缺陷风险，尤以螺纹加工区域为甚。该关键部位若产生缩松缺陷，这些孔需要用螺旋螺纹镶件和额外的加工来加固，显著增加加工工作量。

图4：铸件的缩松缩孔：正是在可能导致问题的部位（红色圆圈标注）。

湍流充型尤其会增加夹渣的风险，进而导致废品率上升。经验丰富的铸造工程师深知如何调整浇注系统，以确保每个型腔都层流式、同时充型，从而避免这些问题。他们将浇口杯略微绕其中心轴旋转，将直浇道（内浇道）大幅缩短并沿横浇道居中布置，同时合理设置通气孔的位置，使其既能实现最佳排气效果，又不会距离浇口杯过近。此外，他们还在横浇道两端设计了锥度，以减小其截面积（见图5）。

图5：新的浇注系统布局实现了型腔的层流式充型和均匀填充。

这些措施提高了左右型腔的金属液流速，从而实现了三个铸件的同时充型。

采用新布局的模拟结果显示，所有型腔均实现了同时充型，且浇注时间缩短了20秒。粒子追踪结果也证实了型腔的充型过程更加趋于层流状态。

在后续研究中，团队将重点转向缩孔缩松缺陷的解决。由于无法改变铸件几何结构，研究人员转而采用MAGMASOFT®进行虚拟测试与仿真分析。经过系列模拟实验，发现通过精准控制金属液孕育处理可有效改善石墨析出，从而补偿金属凝固过程中的体积收缩——此项技术措施突破了常规工艺范畴。

在MAGMASOFT®中，专家们在“定义界面”（Definition Perspective）中定义铸造参数时，能够充分考虑不同剂量的孕育剂对铸件的影响。这使得他们能够模拟孕育处理对缩松形成的影响，从而在不进行物理试验的情况下，虚拟地测试不同的孕育量或孕育效率。

模拟结果表明，要将孔隙率降低到可接受的水平，需要非常好的孕育效果（图6，右）。这一发现有助于铸造工程师确定合适的孕育方案。通过上述工艺优化措施，铸造团队成功生产出了无缺陷的样件。随后，配重件的批量生产立即启动。

图6 孕育工艺优化成效：右图显示疏松缺陷显著降低。

与初始设计相比，经工艺优化后，由于采用新型冒口补缩系统，单型腔液态金属用量由初始状态的902.5公斤增至913公斤。

但浇注系统重量从362公斤优化至294公斤，使得单模总金属量降至3036公斤，实现35公斤的降耗。这意味着，在生产1000件铸件的情况下，可节约液态金属35吨。此外，工艺改进有效降低了铸件返修率并减少废品产生，实现综合成本优化。

经验证，MAGMASOFT®模拟软件有效完善了铸造工程师的工艺知识体系。铸造工程师凭借丰富的经验清楚地知道需要采取何种措施，而通过模拟验证，他们能够确保工艺的高可靠性，从而进一步巩固其决策的科学性和准确性。

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