高壓壓鑄件熱翹曲分析

Analysis of thermal warpage for high pressure die casting

劉奕賢(Liu Yi-Hsien)

指導教授 ： 蔡建雄

國立屏東科技大學/工學院/車輛工程系所/碩士(2019年)

https://doi.org/10.6346/NPUST201900060

摘要

本研究使用有限元素法(Finite Element Method, FEM)模擬高壓壓鑄件的熱翹曲(thermal warpage)。研究中建立三種分析模型，比較其準確度與分析時間，依此建立鑄件熱翹曲的分析方法。此外，田口方法(Taguchi method)用來探討壓鑄製程參數之間的關係，進行製程參數改善。最後透過模具設計變更，流道設計變更以及更改冷卻水管的位置，來探討對減少鑄件翹曲量的影響。
研究結果顯示:模擬鑄件翹曲量時，可以不考慮充填時的降溫。 此分析方法，在較短時間內，計算出鑄件的變形趨勢。田口方法試驗中，得知影響鑄件變形的製程參數順序為:開模時間>模具溫度>冷卻水管流速。鑄件的流道設計及溫度梯度，是影響鑄件的變形的主要參數。其中，流道的設置，可以有效的抑制鑄件變形；而變更冷卻水管的位置，能夠降低鑄件內的溫度梯度，進而改善鑄件的翹曲量。

關鍵字：壓鑄件、熱翹曲、有限元素法、田口方法

關鍵字

壓鑄件 ； 熱翹曲 ； 有限元素法 ； 田口方法

並列摘要

This study used the Finite Element Method (FEM) to simulate the thermal warpage of high pressure die castings. Three simulation models were developed in the study, and the accuracy and analysis time were compared, and simulation technique of casting warpage was established accordingly. In addition, the Taguchi method is used to investigate the relationship between the parameters of the die-casting process and to improve the process parameters. Finally, through the gating runner design changes and changes the position of the cooling water pipe to explore the effect of reducing the amount of warpage of the casting

The results of the study show that the cooling at the filling stage can be ignored when simulating the amount of warpage of the casting. This method can calculate the deformation of the casting in an acceptable computational effort. In the Taguchi method test, the order of process parameters affecting the deformation of the casting is known as: mold opening time > mold temperature > cooling water pipe flow rate. The gating runner design and temperature gradient of the casting are the main parameters affecting the deformation of the casting. Among them, the arrangement of the gating runner can effectively suppress the deformation of the casting; and changing the position of the cooling water pipe can reduce the temperature gradient in the casting, thereby improving the warpage of the casting.

Keyword : Die Casting, Thermal warpage, FEM, Taguchi method

並列關鍵字

Die Casting ； Thermal warpage ； FEM ； Taguchi method

參考文獻

1.邱建銘，2017，壓鑄模具冷卻水路隊鑄件成型之研究，碩士論文，國立屏東科技大學，車輛工程研究所，屏東。

2.Kirkman, J. S ,2010, ‘‘Thermal design & control of die casting die,” North American Die Casting Association (NADCA).

3.莊水旺，2013，智慧型壓鑄模具生產技術，五南圖書出版股份有限公司，台北，第1-4頁。

4.何毅，曹文炅，周照耀，2010，薄板鎂合金壓鑄件熱變形數值模擬及工藝對比，熱加工工藝，第39卷，第23期，第47-52頁。

5.張百在，萬里，黃志垣，常移遷，張孝水，廖偉平，陳亮，何剛毅，2009，通訊用鋁合金面板壓鑄件的變形分析及其對策，特種鑄造及有色合金，第29卷，第12期，第1129-1129頁。