2009年3月11日 星期三

Simulation Image Control

Solidcast 7.2.2版所新增之工具,可以讓您在模擬時,調整模型之視角及顯示方式。


如圖中所示,在左方之Model View選單中,系統預設了幾個視角,右方之Image Resolution則決定了物件之大小。

在下的的 Type of Display中,可以選擇模擬時物件之顯示方式。
1.Show all nodes 在模擬時以色混圖顯示整個鑄件。
2.Show only nodes above Solidification Temperature
僅示在在凝固點以上之鑄件溫度:
3.僅顯示在臨界固相溫度以上之鑄件溫度:

2009年3月6日 星期五

Solidcast 7.2.2版新增功能

1. 新的工具:Simulation Image Control,可讓您在模擬時隨時控制模型之顯示方式,您可以選擇顯示全部的模型或是只顯示在凝固溫度或是臨界固相溫度以上之鑄件。。

2. 升級的Iron Property Calculator Tool。提高了由其設計之冒口效率的準確性。

3. 修正SOLIDCast充填模擬時模具內之溫度分佈。

4. 改善FLOWCast在Vista系統之啟動問題。

5. 新增工具 Two Stage Pour,該功能可協助設定 FLOWCast。允許您在充填達到所設定之百分比時自動執行冒口覆蓋,由頂冒口繼續執行澆注。

6. 改良後之方案儲存功能,修正在XP及VISTA下,,而不會將所有現存檔案複製於新資料夾內。此問題已於新版本中修正。

7. 澆流道設計精靈中,移除最小化之按鈕,您可以直接移動視窗。

調整鑄鐵性質三-Iron Property Calculator

承上一篇,當使用Iron Property Calculator計算完鑄鐵之性質後。下一步就是要調整材料表內金屬之性質。當計算完成後(如下圖),點選材料表內的曲線頁面。


點選繪出收縮曲線按鈕,依所計算出來的數值,在液相線時,收縮量為-2.31%,在固相百分比29.98%時,收縮量為-3.84%。在液相線時,收縮量為-0.59%。最後還要在調整CFS於45%之處,以及Niyama值在50%(45+5)

2009年3月5日 星期四

調整鑄鐵性質二-Iron Property Calculator

如第一篇所說的,影響鑄鐵件性質之因性還包括碳矽磷量之含量、澆鑄溫度、鑄件外形等影響,我們可以使用Solidcast所提供之Iron Property Calculator建立更符合實際情形之鑄鐵性質。

以下圖之鑄件為例:假設為 肥粒鐵基球墨鑄鐵C:3.25% Si:2.50% P:0.03%,澆鑄溫度1400℃,我們將計算其鑄鐵性質。

該如何利用Iron Property Calculator調整性質呢?我們先執行Iron Property Calculator。


我們需要輸入鑄件的碳、矽、磷含量,金屬溫度、鑄件模數、金屬種類、冶金品質及模具硬度。通常金屬類型及成份、溫度等資訊會標示,我們不需特地去計算。而金屬溫度是指金屬在模具中的溫度,一般而言會較澆注溫度少23-65℃。而關於鑄件的模數,則可以利用Solidcast快速的幫我們計算。

將裸鑄件(不包含冒口及澆流道等),建立網格並執行模擬,網格的大小可以粗一點,以加速計算。當模擬完成後,點選冒口設計精靈

選擇計算及顯示鑄件模數:


繪出Iso-Surface,如下圖:


紅框內之數字,即為鑄件模數。有了以上資訊,即可以計算鑄鐵之性質:

C:3.25% Si:2.5% P:0.03% Casting Modulus:1.711 Temperature:1370℃ (1400-30)

其中 Metallurgical Quality(冶金品質)&Mold Rigidity(模具硬度),選擇50,大致上符合一般的情況。按下Calculate Iron Properties,就可計算出鑄鐵之性質。

調整鑄鐵性質一

在各種金屬中,鑄鐵是最複雜的金屬之一,在於其凝固時體積的改變會影響縮孔的發生,在Solidcast資料庫中,有兩種基本的球墨鑄鐵及三種灰鑄鐵:

CI DI Ferr 球墨鑄鐵-肥粒鐵基
CI DI Pearl 球墨鑄鐵-波來鐵基
CI GI 3.5CE 灰口鑄鐵
CI GI 4.0CE 灰口鑄鐵
CI GI 4.4CE 灰口鑄鐵

以上為典型的鑄鐵,然而,在實際鑄造時,應該修改以配合實際鑄造之情形。

在Solidcast材料表內,提供基本之方式以調整鑄鐵之性質。

以下圖之鑄件為例,已知 CI DI Ferr,C:3.25% Si:2.50% P:0.03% 點選延性鑄鐵按鈕如下圖:



在欄內輸入碳、矽之含量,及模壁移動距離。在模壁移動距離中,我們選擇2%,代表的是預期在模具中因體積的脹而產生模壁的移動。較硬的模具會有較少的模壁移動量。較厚的模具將有較少之值。點選ok!將會重繪體積收縮曲線。如下圖之黑線:


此為Solidcast內提供之基礎鑄鐵性質調整。然而在澆注時,影響鑄鐵件性質之因性還包括碳矽磷量之含量、澆鑄溫度、鑄件外形等影響,故Solidcast提供我們更準確的工具,以調整鑄鐵之性質:Iron Property Calculator

在Vista下安裝Solidcast

隨著Windows Vista的推出,其可支援4GB記憶體的優勢,更何況現在RAM是如此的便宜,對於Solidcast使用者而言,無疑是一項引誘,在XP作業系統下,曾接受過的記憶體不足的訊息,希望能再Vista底下不再出現。當然,這只是其中之一,也有可能是電腦原本就配備了Vista系統而不得不用。不論是何種理由,對Solidcast的使用者而言,我們最關心的事情即為,到底Solidcast能不能在Vista下安裝呢。答案是可以的。隨著官方釋出的修正檔,現在Solidcast已經可以在Vista正確執行了。安裝的步驟如下:

Ⅰ.首先安裝Solidcast,最新版本為
7.2.2版。點選這裡下載

Ⅱ.安裝Solidcast,當您安裝時,將出現一到二個錯誤訊息,顯示檔案未被正確的安裝,點選忽略, 繼續執類安裝程序。

Ⅲ. 安裝完畢後,執行
SolidcastVista.exe點選這裡下載

Ⅳ.在Solidcast圖示上按滑鼠右鍵,點選內容,選擇
相容性設訂頁面,如下圖中紅框處設定:


依以上步驟,您的Solidcast即可正確的執行了!

Solidcast模擬結果-Custom Criterion

Custom Criterion讓您使用SOLIDCast內建的程式計鑄鑄件內發生缺陷之機率。

其中之一為FCC標準,由F. Chiesa所研發,此功能為
鋁合金鑄件提供全面性微縮孔發生之指標。此標準建立在凝固速度之及凝結時間上,較高之數值表示較高之縮孔發生率,FCC之例圖如下:

FCC標準由Trois-Rivières (Québec)學院的Franco Chiesa所研究出,預測在鋁合金中微縮孔生成位置。此標準之基礎建立在solidification timesolidification wavefront Velocity,在妥善除氣之鋁合金鑄件中,此標準提供了鑄件中產生微縮孔之百分比。SOLIDCast如今將此計算包含在Custom Criterion功能之中。


在其他的合金中,此標準亦能提供有用的結果(如鑄鐵等),以預測可能產生微縮孔之區域;此功能以可辦別出熱點之位置。即鑄件中容易產生次縮孔之位置就能被表現出來。


FCC標準之範圍由鑄件之幾何形狀及其合金所決定,所以很難在此表明何種鑄件會有何種之臨界值,一般而言,數值愈高,發生微縮孔之機率愈高。我們建議將起始數值設定為其範圍之40。舉例來說,若一鑄件之FCC標準範圍為01.9,則其範圍之40%將為0.76。高於此值表示易於產生微縮孔的區域。



使用FCC標準有如下步驟:


當模擬結束之後,點選方案樹內的模型項目,從工具列中的模擬…計算FCC法。




當計算完成後,繪出資料種類選擇Custom-HighFCC之範圍將會顯示。以範圍之40%為資料表現的起始點。






Solidcast模擬結果-材料密度

材料密度計算鑄件內凝固時發生收縮區域金屬之密度。當發生收縮時,因其體積-重量比減少,若無法自冒口補充金屬,則其密度將下降。亦即表示縮孔可能發生。


材料密度之範圍訂為0-1。代表每節點內所具有的金屬量。0代表該節點無任何金屬,1代表該節點完全被金屬所填滿,其數值所表示之意義如下:


數值= 0 0% 金屬 100% 縮孔

數值= 0.90 90%金屬 10%縮孔

數值= 0.99 99%金屬 1%縮孔

數值= 1.0 100%金屬 0%縮孔



一般而言,我們發現數值在0.995-0.990或低於這個數值時,該位置將容易有縮孔之產生。

材料密度功能在鑄鐵件能指出微縮孔之位置;在非鐵金屬,如鋁合金中,能預測較嚴重(gross macroporosity)之縮孔發生,而凝固條件不良所產生之微縮孔可由Niyama標準或是FCC標準預測。





Solidcast模擬結果-Niyama

Niyama標準建立在溫度梯度及冷卻率之上,由Dr. Niyama研發以預測鋼鐵內產生縮孔之位置。Dr. Niyama發現當溫度梯度除以冷卻率之平方根所得到的值,與鋼鐵鑄件內產生縮孔機率之成比率。若所得到之值愈低,則發生縮孔之可能性愈高,當求得之值等於或小於1時,將有相當低之可能性或不會有縮孔之產生。Niyama之計算法一直廣泛的運用在鑄鐵件上,以預測縮孔之產生。直到更準確的計算方式如材料密度(Material DNS)之投入使用。

Niyama標準亦可被應用在其他合金中,Niyama基本上是為預測方向性凝固(directional solidification),較差之方向性固化由數值0表示,良好之方向性凝固有較高之數值,各種類金屬標準數值如下:

鋼: 0~ 1
鑄鐵: 0 ~0.75
鋁: 0 ~0.30
銅: 0 ~1.30

較低之Niyama值有較高之縮孔發生率,較高之值,縮孔發生機率較低,當數值高於標準時,縮孔不易發生。

Niyama值需加以解釋,因在很多地方其數值較低,但不一定容易產生縮孔,像是薄壁鑄件之中心區域,及不同冒口區域之相接區域。Niyama只考慮熱交換而不將重力因素量入計算。對大部份含鐵金屬而言。材料密度(將重力列入計算),為較好標準。而Niyama仍可應用在許多非鐵金屬上(尤其是鋁合金)。


Solidcast模擬結果-臨界固相分率時間

臨界固相分率時間記錄鑄件內金屬達到臨界固相點,澆鑄金屬無法再流動之時間,單位為分鐘。能幫助我們判斷金屬凝固之方向性及孤立區域(isolated area)之位置。臨界固相時間較凝固時間有較好的指標性對於鑄件內金屬之收縮以及鑄件是否能由冒口或澆口之補充金屬以避免縮孔。


圖內所顯示之孤立區域內之熔融金屬,當冷卻或凝固而發生收縮時,無法再由冒口或澆口補充金屬,故縮孔易產生於上述棕色區域。與凝固時間相比,臨界固相分率時間對於縮孔的產生等提供給良好的指標。



Solidcast模擬結果-凝固時間

凝固時間表示鑄件內部完全凝固之區域其單位為分鐘。

凝固時間可顯示鑄件內凝固之過程,這可幫助我們尋找鑄件內孤立之熔融金屬區域;藉此可得知鑄件內各部份凝固情形。

對上圖而言,這為良好之凝固過程,鑄件內無孤立之熔融金屬區域。若在鑄件內有孤立的熔融金屬區,這些位置則容易產生縮孔。