设计浇道解决镁合金件“开裂”难题 | 模流仿真实践

来自智铸超云用户投稿的真实「设计案例精讲」系列来啦！

一起来看智铸超云模流仿真在生产端的落地实践！

本期内容来自无锡国进精密机件科技有限公司，压铸工艺工程师韩工投稿。

我们将以镁合金铸件为例，讲解当铸件厚壁补缩不足现象发生时产生开裂，如何通过模流软件进行缺陷定位、通过设计改善流道解决缺陷，并通过智铸超云对修改方案进行模流仿真验证。

客户产品为高铁座椅扶手配件，件内置拉线用于调节座椅升降。该件壁厚较大（开裂处壁厚约9 mm），对结构强度与外观要求高。

自模具投产以来，生产中出现严重的“开裂”缺陷：单侧或双侧开裂，生产统计不良率长期高达 30%–50%（甚至更高）。由于产品结构基本定型，单纯改件设计空间有限，需投入大量人工成本修补开裂部分，导致产能与客户交付受到严重影响。

铸件开裂图片示意

为寻找根本原因并验证可实施的改进方案，项目团队引入模流仿真平台 智铸超云 对现状进行系统建模与验证，目标是定位缺陷成因并提出可落地的浇注/流道优化方案，最终实现不良率显著下降。

铸件工艺参数表

通过对模具与工艺参数建模并进行模流仿真，得到关键诊断结论包括：

■ 缺陷位置与壁厚关联明显。开裂位置壁厚约9 mm，为局部补缩较困难的厚壁区域。

■ 凝固时间偏短。优化前开裂部位的液相至固相的时间约为4s左右 ，浇口部位的凝固时间约为2s左右，说明浇口对开裂部位的补缩能力不足。除此之外该分支流道的凝固时间也偏短，大概在2-3s左右，不利于补缩压力的传递，需要优化调整。    

智铸超云模流分析结果：液相至固相时间

■ 缺流道截面积比例不合理。主流道到分流道截面积约180mm²，分流道的截面积约为216mm²（分别为138mm²、78mm²），没有形成有效的递减，截面积比例不合理，出现局部“泄压”现象，导致末端流速骤降、负压生成，补缩金属无法顺利补充到厚壁处，造成产品厚大部分开裂。 

流道截面积分析

以上诊断为后续流道改造指明方向：可通过调整主/分流道截面积比，增加主流道的截面积，改善压力传递通道，增强流道对产品的补缩效果。

基于仿真诊断结果，韩工提出流道重设计方案并在智铸超云平台进行了验证，方案优化的核心要点如下：

将主流道与分流道的截面积比值由原来的不合理比（约0.8:1）调整为约1.25:1（参考通常建议1.2–1.5:1的倍数递减原则）。

修改后的流道截面积

为防止困气与夹渣，保留原始渣包位置及大小。

通过智铸超云对修改后的流道方案进行模拟，流道优化后浇口的凝固时间由原来的2.03s延迟至2.86s，增加了0.83s的产品补缩时间，且流道的液相至固相时间也相应得到了改善，说明优化后的流道整体补缩能力更好，更有利于减小开裂部位的缩孔体积。

从缩孔体积的仿真结果看，流道优化后开裂部位的缩孔体积由原来的262mm³减小至216mm³，缩孔减小了46mm³。投产后，开裂不良率从原先的30%–50%降低至2%以下，避免了直接投入试模试产的高成本风险。

智铸超云仿真结果：液相到固相时间

优化前后仿真结果对比：

智铸超云仿真结果（优化前）

智铸超云仿真结果（优化后）

本案例展示了模流仿真在解决实际生产缺陷中的快速、低成本、可验证价值。通过该案例，我们总结出对类似厚壁镁合金铸件适用的经验：

■ 优先检查补缩路径与进料能力：厚壁区域若难以补缩，应优先从流道设计与进料体积入手，而非仅在工艺参数上做有限调整。

■ 保持流道截面积成倍递减：主流道→分流道→分支应设计成递减关系（一般建议 1.2–1.5:1，视具体结构可适当调整），避免出现流速骤降和“泄压”。 

■ 仿真是“先行验证器”：在改模或改工艺前，使用模流仿真进行多方案验证，可显著降低试错成本并加速优化周期。

■ 综合考虑排气与溢流设计：溢流槽、渣包以及排气通道与主流道设计要协同，才能真正避免困气与夹杂导致的内在缺陷。

本案例中，借助智铸超云，我们从“问题定位 → 方案设计 → 仿真验证 → 现场投产”，在不改变零件结构的前提下，通过流道的合理设计与快速仿真迭代，成功解决长期困扰产线的高比例开裂问题，实现了质量与成本的双重优化。