金屬成型方法早期均應用試誤法進行實務上的驗證，除時間外其停線損失日積月累下來不斷侵蝕公司的獲利,尤其以經驗傳承無法數據化更形成企業的斷差與瓶頸，近年來應用電腦輔助工程技術來節省相關費用，已成為業界有效的解決方案，而美國於近年內易發展出從設計檢查開始(Design Check)來確保製造可行性,進而確認鑄造中的設計問題並發展各類鑄造中的澆流道(Gate)、溢流槽(Over Flow)、排氣系統、冷卻等專家系統。其應用最新網格技術以快速化的有限元素(FEM)模擬方式進行驗證，並將以往難以製作的各種設定(Boundary Conditation)簡易化，以新的CPI( Cast Process Index)模擬鑄造製程中的流動、凝固、應力等全耦合分析，藉以預測並比較實務上的問題點。

 

■壓力鑄造概念: (鋁,錫,鋅,镁,鉛,銅,合金)

即將溶融合金在高壓,高速條件下充型並在高壓下冷卻凝固成型的一種精密鑄造方法, 簡稱壓鑄,其最終產品是壓鑄件.

■壓鑄設備

一、熱壓室壓鑄機工作的基本原理 熱壓室壓鑄機的壓室通常浸沒在坩堝的金屬液中，如圖所示。壓鑄過程中，金屬液在壓射沖頭上升時通過進口進入壓室；壓射沖頭下壓時，金屬液沿著通道經噴嘴充填壓鑄模型腔，待金屬液冷卻凝固成型後，壓射沖頭上升，此時開模取出鑄件，完成一個壓鑄迴圈。

Source:全锌网 http://www.hejin360.com

二. 冷壓室壓鑄機工作的基本原理 冷壓室壓鑄機的壓室與保溫坩堝是分開的，壓鑄時由人工用料勺從保溫坩堝內舀取金屬液澆入壓室後再進行壓鑄。根據壓鑄模與壓室的相對位置不同，冷壓室壓鑄機又可分為立式、臥式、全立式三種。

■壓力鑄造特性:

1. 高速充填:通常澆口速度達30~60m/s之間.
2. 充填時間很短:中小型件通常為0.02~0.2s之間.
3. 高壓充填:熱室機壓力通常為70~350kg/c㎡

■壓鑄製程熔湯的流動方式

（一）噴射及噴射流

 壓力--> 運動能(碰壁)---> 熱能和壓力

（二）壓力流 因沖撞,磨擦和氣體阻力等(抽象),運動能量耗盡(常發生在加強筋,凸台,遠離澆口之部位),具有接受後繼金屬液中供給的壓力能,從而使金屬液沿著型腔內壁前進的特性.利用這特性,可便以型腔排氣.在壓力流充填的部位,匯集著由噴射和噴射流所充填部分的氣體﹐必須開設排氣槽.

（三）再噴射

（四）補縮金屬流（保壓時間）

 

■鑄造模具製作流程

■壓鑄產業設計改善的需求

第一階段的需求:
• 縮短新進設計人員CAD的上線時間
• 更容易設變修改的自動化CAD系統
• 需要更強的外來圖檔的接收及修改能力

第二階段的需求:壓鑄模具虛擬試模應用

如何解決壓鑄模具早期失效之問題:

• 要保持產品的競爭力，壓鑄模具的壽命是重要關鍵，如模具發輝最好壽命是十萬，但因其他參數影響，引至實際壽命是原本的 1/10，即一萬，造成壓鑄零部件成本大大增加。

• 影響壓鑄模具的壽命原因，如熱龜裂，開裂，溶損，從而提出改善之策略如鋼材要求（LKM2344 SUPER），熱處理，表面處理，模具加工，模具設計及壓鑄生產。

■原理與應用說明

鑄造前端可行性評估分析解決方案_ Cast Designer
 STEP 1,驗證原始設計方案
 快速準確地預測缺陷的位置，分析產生缺陷的原因

（藍色部分為空腔，注意獨立藍色部分，現場可能表現為氣孔）

缺陷：冷料痕、砂孔。
主要原因：充型順序問題。中間流道壓射過快，鑄件兩端金屬液包卷趨勢嚴重，溢流槽出口封閉。鑄件末端產生巨大的包卷區域。

修改建議：流道的加速比有待優化，流道橫截面積控制得不好。利用Cast-Designer的設計專家系統，重新設計流道，控制橫截面積。減緩中間流道熔湯的壓射速度，平緩鑄件兩邊金屬液的包卷趨勢。

■STEP2,利用Cast-Designer的設計嚮導，重新設計澆注系統

• 1、改變充型模式
• 2、優化入水面積、厚度
• 3、控制流道橫截面積

目的：減緩中間流道熔湯的壓射速度，平緩鑄件兩邊金屬液的包卷趨勢

a. 壓鑄模工藝設計專家系統 _ 流道設計嚮導

b.流道系統設計分析：One Button Design

c.流道系統設計建議與測試

STEP3,驗證新的設計方案 充型過程分析小結建議：
零件在充型過程金屬液能平穩推進。由於鑄件本身結構，凸台部分和末端仍有少量風險，注意排氣即可。