在较短时间内获得更好结果----通过优化提高质量

如今铸造市场的成功不仅依赖于良好的浇冒口设计和产生的优质铸件。尽管在车间一般会有工艺变化,但是项目设计必须保证健全质量。要保持商业盈利,解决方案必须兼顾质量和成本。

为了实现此目标,Schulz开始在巴西采用MAGMASOFT® 的自主优化功能,并将此与其利用模拟工具的传统功能相比较。结果更使人信服:可在较短时间内获得更佳结果。

大多数球铁件的质量要求都很严苛。达到内部致密度的规格要求对于避免铸件现场失效非常关键。具有关键安全性要求的悬挂件被用于虚拟评估工艺设计的稳健性,并与此前采用的依顺序逐步模拟方式的结果进行比较。

采用人工选择的初始补缩系统设计时,铸件明显存在严重的缩孔缺陷。要解决缩孔问题和改进质量,必须重新设计补缩系统。采用传统方式测试不同的工艺布置和冒口尺寸:依据专家预先的决定进行修改。

在人工运行25个不同版本后和投入两周工作后,模拟结果显示缩孔程度减少。然而,在MAGMASOFT® 中显示出的缩孔,仍然很严重,铸件可能会被报废拒收(图1)。

图1:采用传统方式模拟的项目优化 – 还存在一些缩孔

图1:采用传统方式模拟的项目优化 – 还存在一些缩孔

Schulz决定利用MAGMASOFT®自主工程工具进行追加研究,以便消除缩孔。定义寻求最少缩孔和最大收得率的目标,采用MAGMASOFT®软件参数化设计了冒口和浇口几何尺寸和形状,以便系统评估这些变化。此外,合金成分在碳和硅合金规范边界内有所变化,并探讨了浇注温度的变化,以确定补缩系统是否足够稳健,可允许铸造过程中的一般变化。

对120个设计进行了自动模拟和评估,重点放在质量和成本需求方面。获得一个最优条件:采用3.3% 和2.3% Si的化学成分和85毫米的冒口直径。浇注温度对于缩孔结果影响较小,选择的最佳惯例大约为1380°C (图2)。

图2:标注最佳冒口和浇口设计和工艺条件的平行坐标

图2:标注最佳冒口和浇口设计和工艺条件的平行坐标

最佳设计被送到模具车间,以便修改模型,并在车间地面进行实际试浇注。图3说明解剖零件的致密度。没有发现缩孔。

图3:优化后解剖零件。没有发现缩孔

图3:优化后解剖零件。没有发现缩孔

传统方式模拟与采用MAGMASOFT®软件优化之间比较显示出明显优势。系统运用DOE(试验设计)导致较短时间内获得较好的质量。传统方式花去Schulz两周时间,而采用MAGMASOFT® 自主工程仅花了4天时间就找到一个最优设计(图4)。

图4:利用传统模拟方式和采用试验虚拟设计的冒口和浇口优化之间时间比较

图4:利用传统模拟方式和采用试验虚拟设计的冒口和浇口优化之间时间比较

MAGMASOFT® 依次消耗了33.5个直接工时,而采用自主工程方法仅需要5.75个工时。这累计可减少83%的宝贵时间 – 现在可以被用于更有利可图的其他项目,以增加一般生产力。

与70多个国家有业务往来,Schulz是涉足如下两个行业的充满活力的公司:汽车零件和空气压缩机。Schulz是巴西最大的铸铁厂之一,具有92500吨/年的生产能力。自2006年采用MAGMASOFT®软件以来,Schulz在产品开发早期即开始铸造工艺模拟,这导致铸造项目中的稳健和可靠结果。由于其卓越的产品质量,Schulz这些年内已经赢得了很多供应链大奖。