Franken Guss Kitzingen 技术中心倚赖MAGMA 5软件

如今,汽车行业做出多方努力来实现轻量化设计,以减少燃油消耗或节约材料资源。Franken Guss Kitzingen技术中心拥有所有将高要求的设计理念转变为高性能铸件的必要资源。

 

只有部件设计师和铸造专家密切合作才能快速和有效地实现这一目标。在此过程中,经常会进行一些设计更改(例如避免使用泥芯)以便节约制造成本或通过修改局部壁厚或重新设计加强筋增加零件的承载能力。

 

由于Franken Guss 在一个工厂同时生产黑色金属材料与铝合金两类铸件,技术中心有能力针对不同制造技术开发最优铸件设计和相关工艺。

 

一般而言,技术中心通过与客户直接交流的方式收到STEP-或IGES文件格式的新零件资料。首先进行由“裸”件模拟提供支持的第一次评估,以确定与部件设计相关的关键区域。如果有必要更改设计,则需要提供CAD或 CATIA 或 Pro/E格式的文件。在进行这些修改的同时,通常采用CATIA V5进行若干个循环的FEM负载分析。一旦获得最优化的部件设计,便可立即采用MAGMA5进行浇冒口系统的布置和优化。通常,支持布置的模拟需要几次反复,因为,除了质量问题外,还应对设计进行提高铸造实收率的经济性评估。

 

在设计获得客户认可后,例如在审核重新设计部件的空间要求后,继续采用铸造工艺模拟对批量化模具设计提供支持。特别是反复研究以确定最佳模板布局并进一步提高实收率。

 

预测到存在不能被充分充填的区域还可能导致部件设计外形的微小变化。尤其对于铸铁件模拟,采用精确制造数据和工艺参数非常重要,特别是对温度和含水量以及铸型和泥芯材料的透气性等数据和参数而言。对所采用合金的化学成分、金属处理和浇注温度需要根据计划的生产规范进行适当调整。

 

大体积底架部件可能出现严重的变形,这个问题可以通过在铸造过程中形成的残余应力加以解释。这个问题的解决就需要利用 MAGMAstress模块对这些部件的残余应力进行分析。

图1:驱动凸轮加强筋处的铸铁应力

对于悬挂部件,最初考虑在驱动凸轮上设加强筋以减少应力水平。按照模拟(图1)精确定位,该构造方法几乎产生与预期相反的效果。引入这些加强筋使得冷却速度严重不均匀,导致产生很大的残余应力,进而出现铸造裂纹的后果。

 

在一个部件的负载模拟中,Franken Guss 还在残余应力风险分析中采用MAGMAstress软件。在一个范例中,可以发现在这些位置残余应力最大,此处还显示出在性能负载下(图2)的最大拉伸应力。这将导致部件承载能力的大幅度降低。早期阶段可以利用 MAGMA5 模拟结果作为依据与设计师讨论必要的纠正措施。

 

根据铸造零件尺寸和复杂程度,这一开发过程可能需要2到10天时间。此后,根据这些数据得出样件的技术规格和批量生产用模型,包括型板构建、铸件数据库以及浇口和冒口设计信息。由于在开发大批量生产高承载铸造部件中能够节约开发时间和提高可靠性,MAGMA5 已经成为Franken Guss技术中心不可或缺的工具。

图2:位于高承载零件断面处的高残余应力

关于Franken Guss

 

Franken Guss成立于1922年,创建初的名称是“Metall und Schrott AG”。公司的发展历史一直具有频繁更换所有权的特征。在归属于Sachs集团多年后,Mannesmann集团于1987年收购了公司的大部分股权。2002年,所有人又更换为Friedrichshafen ZF。三年后,企业又被美国MTI Metal Technologies集团接管,自2007年开始,公司又在一家名为Metal Technologies Kitzingen (MTK)的企业领导之下。在度过经济困难时期后,现任首席执行官Josef Ramthun通过收购管理层成功开启新的征程。

 

如今,Franken Guss Kitzingen GmbH & Co. KG是一个可提交铸铁和铸铝的定制解决方案的专业化工厂。公司目前拥有大约600名雇员。2012年的年营业额为1.18亿欧元。Franken Guss 具有年产80000吨铸铁和4500吨铸铝件的制造能力。公司的主要客户包括汽车、机械工程、航空以及家用电器行业的著名公司。