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，以預測在鋁合金中微縮孔生成位置。此標準之基礎建立在solidification time及solidification wavefront Velocity，在經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0到1.9，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：

Ⅰ 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。

Ⅱ 當計算完成後，繪出資料種類選擇Custom-High，FCC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。