资源节约和环保利器——MAGMASOFT®

对专业盥洗水龙头和淋浴器具的巴西制造商Docol来说,保持环境可持续性是公司政策的重要一环。在执行层面,公司侧重于降低材料和能源消耗,尽可能地减少对环境的影响。为了在铸造领域更有效地保护环境,Docol决定使用数值模拟软件——MAGMASOFT®。

下面的成功案例证明了MAGMASOFT®可帮助Docol降低单柄水龙头生产中的废品率。图1a是一个“抬启式”水龙头,通过铜锌合金低压压铸而成。整个铸体的背面出现了热裂,这会影响铸件表面(图1c)的质量。热裂一般在凝固过程的后期发生,通常沿晶粒边界分布,断裂表面也表现出晶间分布的特点。通过裂纹的形状可以确认是否属于这种成因——裂纹呈锯齿状(图1d)。

图1“抬启式”单柄水龙头(a)、MAGMASOFT®模型(b)、出现的铸造缺陷(c)和热裂的位置(d)

图1“抬启式”单柄水龙头(a)、MAGMASOFT®模型(b)、出现的铸造缺陷(c)和热裂的位置(d)

为了尽快解决这一问题,Docol与MAGMA取得联系,询问检测热裂倾向影响因素的最佳方式。Docol的初衷是将废品率降低50%,减少材料消耗,同时缩短产品的整体交付周期。

图2显示了铸件的初凝状态:铸件的外表面已完全凝固,但背面仍有部分尚未完全凝固的熔体。这说明,即使在低应力条件下,也容易发生塑性变形或者出现裂纹。单柄水龙头在未凝固部位的纵向应变率增加(图2a和2b),这导致发生热裂的倾向升高(图2c)。

图2. 初凝状态结果分析:(a)凝固过程中的液态百分比、(b)应变率和(c)热裂倾向

图2. 初凝状态结果分析:(a)凝固过程中的液态百分比、(b)应变率和(c)热裂倾向

基于上述分析,Docol 用MAGMASOFT ®确定了一个实验虚拟设计方案,用来查看几何变化对热裂倾向的影响。具体的几何参数包括浇口处的厚度和半径以及铸件内厚度。在这个过程中,确保铸造和工艺参数的变化不会导致关键部位的缩孔率增加。利用MAGMASOFT ®对25种不同的设计方案进行计算和评估后发现,第20号设计方案在控制热裂方面效果最佳:低应变率(用“最大主应变率”表示)和受检部位的液态百分比更低。图3比较了初始设计方案和经优化的设计方案。结果显示,经优化的设计方案大幅降低了热裂倾向,且缩孔率也持续保持在低水平。目的达到了!

通过改变几何形状可将废品率降低70%,铸件的重量也可减少8%。除了获得较高的生产率和满足预期的质量水平,在保持环境可持续性方面也大有获益:可以最大限度的减少砂子和树脂的消耗量和丢弃量。除此之外,水、电、磨料和液化气的消耗也有所降低。这说明,只要选对工具,保护自然和维持环保理念是如此简单。

 图3. 初始设计方案和经优化的设计方案比较:经优化的方案可以获得更低的液态百分比((a)vs.(c))和更低的应变率((b)vs.(d))。

图3. 初始设计方案和经优化的设计方案比较:经优化的方案可以获得更低的液态百分比((a)vs.(c))和更低的应变率((b)vs.(d))。

关于Docol

Docol是一家专业制造盥洗水龙头和阀门的巴西公司。作为巴西国内节水解决方案的行业先驱和首家在国际卫浴市场上占有一席之地的巴西公司,Docol 拥有60年的光辉业绩,其产品遍布世界五大洲。