压铸模生产裂纹分析与改善

压铸模生产裂纹分析与改善

Cast-Designer v7.5 去年推出全新模块CDPE，全称（Cast-Designer Performance）。该模块采用了固体力学的三维非线性有限元求解器，目的是结合铸件的缺陷（缩孔、气孔、残余应力）通过载荷边界条件（装配、受力、热）等，分析铸件在扭矩试验、压力测试等情况下的机械性能。 

经过一年的应用，CDPE的分析对象从铸件，延伸到了模具和后加工过程的力学分析。接下来几篇短文，均来自于全球顶级汽车配件供应商（全球前十），其中包括自动变速箱、发动机关键零部件等领导者。

缺陷：压铸模生产裂纹

模具生产中，局部产生裂纹

*** Detailof Mould ***

Project Area  :  537.43  cm2

Casting Pressure : 600 kgf/cm2

Total force of Lower Slide Core is =322.5kgf

在压铸生产中，模具损坏最常见的形式是裂纹、开裂。应力是导致模具损坏的主要原因。热、机械、化学、操作冲击都是产生应力之源，包括有机械应力和热应力。而且裂纹的发展很快，沿着某个方向延伸。

毛坯质量、表面处理、模具温度、充型的高压冲击、热应力、开模的机械应力、生产过程这些因数都是造成裂纹的因数。（分析起来非常复杂，具体可以百度一下进行科普）

CDPE 分析：

今天，我们重点关注是合理的模具结构设计，如何通过模具结构的改变，在不改变其生产条件下，减少重点位置的应力集中。

以下是具体的约束条件和加载边界条件，黄色面为固定面，蓝色面为接触面。在下滑块中施加 322,458 kgf 的力，同时考虑 1,650,000 kgf 的锁模力。

通常，要做力学性能分析，需要使用到大型的结构力学分析软件。因为目前商用的铸造分析软件中，分析的重点是充型、凝固、模具温度等。而对于受力载荷则是无能为力了。C3P Cast-Designer CDPE 模块，填补了铸造分析软件不能分析结构力学的空白。

从现有结果来看，原设计的最大主应力结果值约为300MPa+，接近材料的屈服应力。可见该应力区域与裂纹区域吻合。

结构改善与优化：

新的设计中，对于Lower Slide Core的结构进行了优化，见下图：

新设计中，最大主应力数值从300Mpa+ 降低到230MPa左右。如果我们考虑温度的影响，它接近材料的屈服应力，但仍然是安全的。而且应力分布更为平均，没有出现应力集中的情况。同时，新设计除了结构和形状改变外，去掉了两个中孔，减少和避免裂纹的产生和扩展的风险。

在此，我算是“抛砖引玉”吧，对于CDPE，还有很多的意想不到的延伸应用。不知道是否算“前沿应用”，仅供有需求的朋友们参考。

C家精讲，初衷是用最短的时间，分享一些铸造工艺设计与分析的经验。虽然是点点滴滴，愿能汇流成河，如果铸友们喜欢请点赞转发。

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