某零件材质为 ZM5镁合金 ， 砂型铸造工艺和结构较为复杂 ， 在不允许浸渗的前提下要增加气压试验 ， 利用 ProCAST有限元 软件的数值理论模拟 ， 预判出可能存在的缺陷 ， 在浇注工艺参数不变的前提下,通过优化浇注系统从理论上消除铸造缺陷 ， 为后续设计 ZM5镁合金砂型铸造工艺提供了型 。关键词: ZM5镁合金;砂型铸造 压铸造;浇注系统; ProCAST0 引言镁合金 较的 认为轻型环保金属材料 ， 但 于镁合金 较 ， 在铸造过缺陷 ， 限了在工 的的铸件 1 ， 材料为 ZMgA18Zn， 代号 ZM5；零件结构厚薄变化落差近 38 m6 ,中间为一带孔圆台 ， 带孔圆台 部 丫 ， 存在 ， 属于铸造 零件 在 过 不 缺陷 ， 零件要/.0 M(a气压试验 ， 不允许采用浸渗工艺 。 以上 要求于镁合金铸件 较为结合 件 ， 拟 用砂型 压铸造工艺铸件于浇注工艺参数 较为 ， 要 镁合金砂型低压铸造的浇注系统 ， 确保铸件符合 「 技要图 ！ ZM5镁合金铸件 3D示意图!浇注系统理论分析从理论上分析铸件图可知 ， 于 ， 浇注系统布置在 部位 ， 拟用竖浇道外缝隙浇道的式将浇注系统布置在铸件外围 ， 同时考虑到 效率等 ， 用串浇方式, ProCAS T有限元软件模拟情况如下 ：1.1理论四浇道浇注系统模拟根 理论 ， 预先布置四浇道 ， 冷铁根据计算如图 2(a)所示 ， 模拟模型及结果 2 :(1 ) 输入材料 ， 计算出的 ZM5镁合金材料的 相 温 度为 421 ： ， 液相线温度为 602 ＜ ， 相 181 =， 属宽结晶温度 范围合金 ， 铸件 缺陷 。(2) Niyama总缺陷显 ： 铸件边缘 薄 两根缝隙浇道 盲上部 缺陷 。(3 ) 从 2(b)缺陷可 出 ， 缺陷 贯穿整个产品 ， 可能导致打压泄漏 。四浇道的凝固过程进行分析 ， 四浇道浇注系统凝固示 意 3 3(a)为金属液充型完毕 ， 随着 继续 ，触模具的表 冷却较快 ， 在外边缘地方开始 ， 3(b)、3(c)、 图 3(D) ， 外圈由于仅有四根浇道 ， 补 部位 ， 导致在外缘 部位 孤立的 点 ， 从 3(e)横向解剖可以(a) Niyama总缺陷 (b)缩松 、 缩孔缺陷图 2四浇道浇注系统模拟结果出 ， 浇道 部位仍在横向补 ， 但补缩距离较远 ， 较大概 率会 缺陷 ， 补距离较远是导致图 2 缺陷的(e) (f)图 3四浇道浇注系统凝固示意图1.2理论六浇道浇注系统模拟根据 1.1的 ， 点要解决补 距离较远 及 冷 铁 置不 的 ， 结合铸件 ， 外围 能 置的浇 道浇道( 砂型 不 )， 将浇注系统更改为六浇道 ， 理论模拟模型及缺陷示意 4六浇道模拟结果显示 ， 在泄漏部位的缺陷与图 2 对比有了106Gongyi yu Jishu!工“与技术(a)模型 (b)缺*区域图 4六浇道模拟模型及缺陷示意图明显减小 ， 未发生缺陷贯穿产品的情况,但缺陷面积仍较大 ， 机械加工无法将其去除 。 六浇道浇注系统凝固示意图如图 5 所 示 ， 六根浇道中间的区域仍然出现了孤立的区域 ， 仅能通过横 向进行补缩 ， 纵向无法进行补缩 。 由于镁合金凝固区间宽 ， 较 大概率会发生补缩不及时现象而导致缺陷的产生 。(a) ⑹ (c)图 5 六浇道浇注系统凝固示意图1.3理论六浇道加 “ 花瓣 ” 状缝隙浇道浇注系统模拟通过节的分析可知 ， 浇注系统的 缩短补缩 ， 若要将 缺陷引至浇道中 ， 仍需增加浇道 ， 但 尺寸受 ， 故 六浇道 将 浇道通 ， 浇道 ， 缩 缩 ， 时将缺陷至 浇道 。 六浇道加 浇道 及缺陷示意图如图 6 所示 ， 从图 6(b)、 图 6(c 出 ， 该缺陷的 浇道 六浇道 了明显的减小 ， 仍未全消除 ， 但缺陷距离铸件外缘 3 mm,后续可通过机械加工去 缺陷 ， 由 ， 六浇道加 ’ 浇道的浇注系统去 缩 、 缩 、 )陷(a)模型 (b)缺陷 (c)缺陷解剖图 6 六浇道加 “ 花瓣 ” 状缝隙浇道模型及缺陷示意图六浇道及 浇道凝固示意图如图 7 所示 ， 图7(a)至图 7(e 出 ， 凝固的进行 ， 未出现孤立的节 ， 由于 浇道 纵向的补缩 ， 补缩 了缩 ， 纵向 、 横向 补缩 ， 出现缺陷的概率得以减小甚至消除 。， 六浇道 浇道 ，缩缩 、 缺陷的产生 。图 7 六浇道及 “ 花瓣 ” 状缝隙浇道凝固示意图2 实际生产验证了 分析的 ， 了 工 ，不浇注系统模具示意图如图 8 所示 ， 分 浇道浇注系统 六浇道加 浇道浇注系统 生产产品 ， 生产的产品 中的 进行(a)四浇道浇注系统模具 (b)六浇道加 “ 花瓣 ” 状缝隙浇道浇注系统模具图 8 不同浇注系统模具示意图(1) 利用四浇道浇注系统生产的若干件铸件 ， 经过探伤合格后打压 ， 打压合格率约 47% ， 泄漏位示意图如图 9 所示 ， 由 明 ProCAST模拟的结果与实际符 。2 六浇道加 浇道浇注系统所生产的， 经过探伤合格 打压 ， 打压合格率 100% ， 再次 明 ProCAST模拟的结果与实际相符 。3 结语(D ProCAST 元模拟软件可以有效预判 ZM5镁合金铸造工艺的合 ， 缩 、 研发周期 。(2) ZM5镁合金凝固区间温度约为 181 >,凝固区间过宽 不于 补缩及顺序凝固 ， 尤其 于砂低压 且 产品不允许浸渗的前提下 ， 最终导致产品出现缩 、 缩 、 热等缺陷 ， 进而产生打压泄漏问题 。机电信息 2020 年第 29 期总第 635 期 107工“#技术 —G。 #gyi yu Jishu1号 2号图 9四浇道浇注系统打压泄漏位置示意图3 号(3 )在 ZM5镁合金浇注工艺参数一定的前提下 ， 通过优化 设 可以有 生 、 、 等。 本文介绍的 通过 及 状 的可以有 过 的 离 生松 、 通过 使 率大 匚设计 、 使用 。[参考文献][1]熊守美•铸造过程模拟仿真技术 [M]. : 工业2004.[)]刘正.镁合金铸造成型最新研究 进展 [J]. 进展, 2011,30(2)： 10T5.王狂飞 ， 周志杰 ， 王有超 ， 等 .铸 金 ZM6 工艺研究[J].热加工工艺 ， 2011,40(19)： 39—40.收稿日期 ： 2020 -10-06作者简介:令 狐喜欢 (1974—),男 ， 山西平陆人 ， 高级工程师, 研究方向 ： 水 行(上接第 105 页 )张雷⑷等针对废旧多晶硅太阳能电池的回收工艺进行了研 究 ， 去除电池的铝背和铝硅层后 ， 再经去离子水洗净干燥 ， 去 除氮化硅减反射膜 、 磷扩散层以及金属杂质 ， 可得到高纯硅 片 。 该工艺路线回收的硅片进行检测发现 ， 多晶硅的回收率为 76.4% i董莉 [5 “等对晶硅太阳能电池的资源化回收路线进行 了实验研究 ， 采用 20% 的盐酸反应 40 mi-去除铝 ,35% 的硝酸 反应 30 min去除银 ， 40% 硝酸 # 6% 氢氟酸反应 75 min去除硅 ， 通过对太阳电池的分步回收 ， 实现了 85.5% 的硅回收率 。化 为 ， 过 生大量的酸性液体和有废液 难 大 为 的°2.3物理回收法该 铝 和线 对件进行 再对 后的 进行分离 。率进行了 的 [6 ] 了 化 :分 回收 可 除后的的电池 ， 得到 电池 E2A颗扌后 分硅 、 背板和 EVA的 。和化 回收的过可实现 化 得到的的 实现 分的 分分离 该优化 。3 结语对 回收再 用的 层到 化 经层 高 、 收层 和规的指导 可行的 路线 。 根据上述对目前主流回收 的介绍可以发现 的处各有 点 现有 的使用区域多在偏远郊区 具体的实施过 增加 少运输 。 针对目前 的回收现状 ， 首 思想 分认识到回收的必要性和紧迫性;其次增强与外的调研合作 ， 引进 外 的回收路线 ， 加快 自主研发速 ； 后 ， 促进 实验室的建设 ， 加大研发投入力 决回收 率 、 有 等技术难题,建立适 的 回收产业链 。[参考文献][1] 肖敏志 ， 刘璐 ， 宋巍巍•光伏废弃物及其回收技术综述 [c]//2019 科 科 年论文(第二卷) ，2019： 1076-1080.[2] 郑璐 ， 马旳锋,杨紫琪 ， 等 •晶硅光伏组件回收技术发展现状 及展望 [J].电源技术 ,2020,44(5):778-780.[3] 田建军 ， 姜恒 ， 苏 等.基于 TGA-FTIR联用技术的 EVA热解研究 [J].分析测试学报 ,2003,22 (5) : 100-102.[4] 张雷 ， 吴翠姑 ， 陈志军 ， 等 •废弃多晶硅太阳电池回收高纯硅 片工艺研究 [J].半导体技术 ， 2017,42 (8) : 626-630.[5] 董莉 ， 冯晋尧,刘景洋 ， 等 •废晶硅太阳能电池资源化分类回收 研究 [J]. 与防治 ， 2020,42 (6) : 678-681.[6] 有限公司 . 分解回收的方法及其装置 ： CN201210058374. X[P].2012-07-04.收稿日期 ： 2020-10-03作者简介: 许海园 (1990—),女 ， 河南济源人 ， 研究生 ， 工程师, 研究 p 能源发电与 l108
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