據(jù)SAE網(wǎng)站2018年1月10日刊文，高 圧鋳 造(HPDC)是適合鋁鎂合金的傳統(tǒng)鑄造工藝，但也不是沒(méi)有瑕疵，主要表現(xiàn)是工藝過(guò)程中易出現(xiàn)氣孔，由于質(zhì)量得不到保證，限制了這項(xiàng)工藝在航空航天上的應(yīng)用。真空低壓鑄造(SVDC)避免了該項(xiàng)不足，得到了工業(yè)界的普遍認(rèn)可。
紅色箭頭標(biāo)出的部分是波音737MAX的燃油口蓋，是真空低壓鑄造在航空航天部門(mén)使用的主要實(shí)例
使用SVDC，設(shè)計(jì)師可以設(shè)計(jì)出形狀復(fù)雜的整體薄壁零件，實(shí)現(xiàn)減重、降低能耗以及成本的目標(biāo)。由于傳統(tǒng)工藝過(guò)程易出現(xiàn)缺陷，為了達(dá)到要求的強(qiáng)度，零件厚度往往會(huì)設(shè)計(jì)為上限，但加厚的零件不能進(jìn)行后續(xù)熱處理，給裝配和機(jī)加帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。SVDC的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行后續(xù)熱處理，提高鑄件的性能，還可以將單個(gè)零件組合成整體。組合件的重量與整體件相比，重量可降低20%，壁厚減薄40%，同時(shí)降低能耗、材料使用成本、輻射以及使用熱處理提高力學(xué)性能、拓寬使用范圍等。
關(guān)于SVDC的效益，我們采用基于過(guò)程的成本模型(PBCM)來(lái)評(píng)估。PBCM 是三個(gè)相互關(guān)聯(lián)和相互依存的模型，包括技術(shù)過(guò)程模型、生產(chǎn)運(yùn)行模型以及資金核算模型等。技術(shù)過(guò)程模型的基本因素包括材料、能源、勞動(dòng)力、設(shè)備、報(bào)廢以及質(zhì)量。運(yùn)行模型的關(guān)鍵要素是時(shí)間，這對(duì)于確定技術(shù)過(guò)程如何在物理上實(shí)施和組織、以及工廠(chǎng)管理人員如何以成本-效益和易于運(yùn)行的方式分配設(shè)備資源至關(guān)重要。資金模型里就是上述模型里的資源轉(zhuǎn)化成經(jīng)濟(jì)成本，比如生產(chǎn)要素(如能源、勞動(dòng)力、材料、設(shè)備等)用購(gòu)買(mǎi)價(jià)格來(lái)衡量。這些模型的關(guān)鍵點(diǎn)是都要基于物理關(guān)系或統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系建立，比如關(guān)鍵資源的需求如設(shè)備性能(澆注能力、模具夾持力等)以及生產(chǎn)時(shí)間等與零件性能(尺寸和質(zhì)量)以及工藝參數(shù)(溫度、壓力)的關(guān)系，然后再把這些需求轉(zhuǎn)換成特殊的成本。
PBCM模型可以針對(duì)一項(xiàng)工藝在不同的生產(chǎn)效率、零件尺寸以及應(yīng)用情況下，來(lái)比較材料、能耗等情況，進(jìn)行盈虧分析。
下表中是口蓋與兩個(gè)附屬件的成本分析，評(píng)估零件尺寸對(duì)成本經(jīng)濟(jì)性的影響。紅線(xiàn)是HPDC的單位成本，綠線(xiàn)是SVDC的單位成本。當(dāng)三個(gè)零件的產(chǎn)量都非常低的時(shí)候，SVDC的單位成本明顯高于HPDC，但是隨著產(chǎn)量的增加成本趨于一致甚至稍低于HPDC.達(dá)到相同成本的點(diǎn)在表中用藍(lán)星標(biāo)出。
對(duì)于大型的零件，當(dāng)生產(chǎn)量為7180件，單價(jià)118.14美元時(shí)，兩種工藝的成本一樣；對(duì)于中型大小的零件，生產(chǎn)量為8230件，單價(jià)45.54美元時(shí)達(dá)到一致。大型、中型和小型件的重量分別為22公斤、5.4公斤和0.4公斤。
SVDC和HPDC成本分析圖，可以看出小型件使用SVDC的成本要比HPDC高出1.2%，大型件則低6%
如果中型件和大型件的年產(chǎn)量能達(dá)到10000件，使用SVDC生產(chǎn)是非常有利的，因?yàn)镾VDC主要是能降低材料用量，但小型件的材料用量本來(lái)就少，所以SVDC對(duì)小型件的優(yōu)勢(shì)不明顯。不過(guò)對(duì)于小型件來(lái)說(shuō)，使用SVDC的成本僅高出HPDC 1.2%，這可以通過(guò)與大型件搭配或者控制能源消耗來(lái)平衡。
從今后來(lái)看，SVDC有助于提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量、可靠性、零件一致性以及降低碳排放，將是多數(shù)工業(yè)包括航空航天的首選技術(shù)。
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