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Casting CAE Team

TM. AnyCasting. AnyCasting S/W Advanced & Useful Using Methods. Casting CAE Team. Contents. 1. Decrease the Cal. time Application of Analysis Type Mesh Optimization Domain & Symmetry Setting Pouring Basin Setting for Gravity Tilt Casting 2. Advanced Function of AnyCasting

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Presentation Transcript

  1. TM AnyCasting AnyCasting S/W Advanced & Useful Using Methods Casting CAE Team

  2. Contents • 1. Decrease the Cal. time • Application of Analysis Type • Mesh Optimization • Domain & Symmetry Setting • Pouring Basin Setting for Gravity Tilt Casting • 2. Advanced Function of AnyCasting • Vacuum Die Casting Process • Cyclic Casting Process • Air Box • Heated Air Function for Large Product • 3. FQA for AnyCasting

  3. 1. Decreasing Calculation Time • Analysis Type : 해석목적에 적합한 Analysis type 설정 Phase I : Fluid Flow Analysis ▶ Mold Filling ( No Heat) Phase II : Solidification Analysis ▶Mold Filling Heat/Solidification Design Cooling Channel Design Process Variable Thermal Conditions Design Gate & Runner Design Overflow & Air Vent Design Process Variable Speed Conditions Step 2 Step 3 Step 1

  4. 1. Decreasing Calculation Time • Analysis Type : 해석목적에 적합한 Analysis type 설정 Phase I : Fluid Flow Analysis ▶ Mold Filling ( No Heat) Phase II : Solidification Analysis ▶ Mold Filling Heat/Solidification 최적의 주조방안 도출의 위해 4~5회의 주조방안 (Runner, OF 및 Vent) 해석 진행 용탕충전 및 금형 냉각 방안 해석 Number of Mesh : 11.2 Mill. Calculation Time : around 3 hr Number of Mesh : 11.2 Mill. Calculation Time : around 8 hr

  5. 1. Decreasing Calculation Time • Mesh Optimization : Decrease & Optimize the Mesh No. Before Modification After Modification Auto Mesh 조건 조절 Mesh Block 삽입 • 적절한 mesh Block 설정을 전체 Mesh No. 감소 ( Mold 부위에 큰 Mesh Block을 사용하여 Mould 부위 mesh 감소) • Auto Mesh 조건 조절 : Smooth Factor & Max. Size Ratio

  6. 1. Decreasing Calculation Time • Symmetry : Apply to Symmetry Design Symmetric Model Non-Symmetric Model Solving 1 Solving 2 Symm. Check • Symmetric Model을 계산 하는 경우 Full Model을 계산하는 시간의 50% 이상 계산 소요시간 단축 • Non-Symmetric 일 경우 Symmetric으로 가정하여 2회 계산, 이러한 경우 약 80% 이상 계산 소요시간 단축

  7. 1. Decreasing Calculation Time • Domain : Decrease & Optimizing the Cal. Domain Reduce Mold and Cavity Area Reduce Cavity Area • 런너의 형상이 제품의 유동.응고에 • 큰 영향이 없을 때 런너 형상 생략 • 오버플로우, 벤트의 형상도 캐비티의 • 충전현상에 영향이 없는 범위 내에서 생략 계산하지 않는 영역 고정된 Air(대기)온도 인식 Reduce Mold Area in Domain 계산영역 • 박판의 경우(응고시간이 상대적으로 짧은 경우) 냉각 • 또는 가열 채널의 영역을 생략하고 계산 • → 박판의 경우 냉각/가열 채널의 온도가 금형표면에 • 큰 영향을 주지 않음 • → 캐비티가 응고하는데 영향을 미치는 금형의 두께는 매우 얇음 • 런너의 형상이 캐비티와 거리가 멀리 떨어져 있는 경우 • → 도메인 내에서 몰드 형상 축소 • → 계산 영역 축소

  8. 1. Decreasing Calculation Time • Pouring Basin : Pouring Basin Ratio in Gravity Tilt Casting Poring Basin Set 1) Cavity Volume < Poring Basin Ratio Cast/Cavity 90o Rotate • 설정된 시간에 금형의 회전이 완료된 후 • 캐비티 빈공간에 용탕이 100% 충전되지 • 않은 상태 • → 응고와 유동해석이 계속 진행됨 • → 계산 시간이 매우 지연됨 Cast/Poring Basin 2) Cavity Volume > Poring Basin Ratio Cavity Volume과 Poring Basing의 체적비를 자동으로 Check • 용탕이 캐비티에 충전이 완료되면 • 충전해석은 완료되고, 열.응고해석 진행 • → 금형의 회전이 90o이하로 회전됨 • → 계산 소요시간 단축

  9. 2. Advanced Function • Vacuum Die Casting : Fluid Flow under Vacuum Condition • Design of Vacuum Die Casting Process (Vent, OF, Runner) Injection Direction Runner GF System Cavity Vacuum gate system Shut-OFF Valve Casting Design

  10. 2. Advanced Function • Vacuum Die Casting : Fluid Flow under Vacuum Condition • Design of Vacuum Die Casting Process (Vent, OF, Runner) Boundary Condition Low / High Transition Vacuum ON 실제 공정의 진공 감압력 및 감압시간을 입력하여 해석

  11. 2. Advanced Function • Vacuum Die Casting : Fluid Flow under Vacuum Condition

  12. 2. Advanced Function • Cyclic Casting : Cyclic Analysis including all the Process • Analyze Initial temp. Distribution & Min. Cycle No. for stable temp. Slide core Fixed mold Moving mold Cooling channel

  13. 2. Advanced Function • Cyclic Casting : Cyclic Analysis including all the Process • Analyze Initial temp. Distribution & Min. Cycle No. for stable temp.

  14. 1cycle 5cycle 6cycle 8cycle 9cycle 2cycle 3cycle 4cycle 7cycle 10cycle 11cycle 12cycle Melt temperature From 9 cycle, melt temperature is stable At the initial stage of cycle Melt temperature drop fast Because mold temperature is lower Mold parts temperature From 9 cycle, mold temperature is stable 2. Advanced Function • Cyclic Casting : Cyclic Analysis including all the Process • Analyze Initial temp. Distribution & Min. Cycle No. for stable temp. Temperature History of Cycle Casting (12 Cycle)

  15. 2. Advanced Function • Cyclic Casting : Cyclic Analysis including all the Process When castings is removed, temperature of some area is over 400℃ Core removing time (Before Spraying at 8th cycle) After spraying on the mold, temperature of some part is over than 400℃ Slide core temperature is homogeneous Leading time (After Spraying at 8th cycle) After spraying on the mold, temperature of fixed mold is homogeneous. It is about 200℃ Fixed Mold Moving Mold Slide Core Mold Temperature distribution of 8th Cycle

  16. 2. Advanced Function • Air Box : Heated Air by convection & Heat accumulate • Apply to the Process that Air is heated up by heat accumulation 1. Import STL for Air 2. Set Entity for Air (Mold) 3. Mesh Generation • Set Entity for Air • Set Priority Among Another Entity Air Box

  17. 2. Advanced Function • Air Box : Heated Air by convection & Heat accumulate • Apply to the Process that Air is heated up by heat accumulation Solidus Temperature KAOWOOL 0.5” Air Air Runner Ceramic Mold (9t) - Concentrated Heat on Castings

  18. 2. Advanced Function • Heated Air : Consider heated air in the empty Cavity by Shrink • More Correct Analysis of Gravity Shrinkage in Sand Casting 압탕부위에 수축에 의한 발생된 빈 공간의 Air의 온도를 계산에 고려하지 않을 경우, 압탕 상부표면이 먼저 응고됨에 따라 중력수축의 형상이 부정확해짐 (응고시간이 긴 대형주물일수록 차이가 남) 개별 entity에 Heated air의 온도 및 유지시간을 입력 • Set On / OFF Time • Set On / OFF Temperature

  19. 2. Advanced Function • Heated Air : Consider heated air in the empty Cavity by Shrink • More Correct Analysis of Gravity Shrinkage in Sand Casting No Heated air Heated air Gravity Shrinkage shape is More realistic Solidification Time Solidification Time Riser surface is cooled too fast Temp. Distribution(75% Sol.) Temp. Distribution(75% Sol.)

  20. 3. Most Frequently Q&A • Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Type of Cast Entity • Mold 내부에 존재하는 Gate의 해석을 위해서는 가상의 Entity를 모델링한 후 • Entity Type을 Cast / GATE로 설정해 주어야 함 • HPDC의 Ingate 부위는 INGATE로 설정해 주어야 함 CAST/GATE로 설정 CAST/INGATE로 설정

  21. 3. Most Frequently Q&A • Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Set Gate • Inner Gate 사용시 Gate 설정에서 Flow Direction 반드시 설정 필요 • Flow Direction의 위치가 정확하지 않을 경우 용탕의 충전이 진행되지 않음 • AnyCasting V.2.4부터는 Gate 방향 인식하여 Flow Direction 자동설정 Injection Direction

  22. 3. Most Frequently Q&A • Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Type of Cast Entity • CAST/FEEDER로 설정 • FEEDER는 LPDC공정에서 Stalk 부위 가압력을 해제하였을 때, 응고되지 않은 • Melt는 보온로에 회수되는 과정을 모사하기 위한 Option • 사형주조의 Riser 부위는 Runner 혹은 Cast로 설정해주어야 함

  23. 3. Most Frequently Q&A • Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Set Feeder Before Decompression After Decompression 가압력을 해제할때 Stalk 부위의 응고되지 않은 melt는 하단의 보온로에 회수 • Feeder-out time : 압력해제 시간 • Solid Fraction : 응고 기준 고상율 • Air Temp : 비어있는 Stalk부위 Air 온도

  24. 3. Most Frequently Q&A • Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Set Sleeve Low Speed 구간 Cavity Wave Formation : 표면에서 휘말려 들어간 공기가 용탕 내로 혼입됨. Sleeve Plunger Pouring Hole Piston High Speed Distance High Speed 구간 Low Speed Distance Runner 입구가 막히면서 용탕이 역류되는 흐름 형성 ▶ Air Entrapment 발생 • HPDC 공정에서 Sleeve의 이동까지 고려하여 해석을 할 경우 • Plunger 지역은 CAST/Plunger로 설정

  25. 3. Most Frequently Q&A • Entity Priority : Inserted, Cast, Channel, Attach, Mould • Entity의 우선순위는 위의 순서와 같이 Inserted > Cast > Channel > Attached > Mould 순서이며, 임의 변경 가능 • Entity 중복시 우선순위가 높은 Entity의 mesh가 형성됨 • 복잡형상의 Core나 mould의 경우 단순 형상으로 모델링 후 중복되게 배치함으로써 쉽게 Mesh 가능 • 동일 Entity내에서도 우선 순위 조절 가능

  26. 3. Most Frequently Q&A • Entity Priority : Inserted, Cast, Channel, Attach, Mould Example 1 Example 2 + + Entity : inserted Entity : Attached Entity : Cast Entity : Cast 우선순위가 높은 Inserted의 Mesh 형성 Entity 중복지역은 우선순위가 높은 Cast의 mesh가 형성되고, 빈 공간은 Attached의 Mesh가 형성

  27. 3. Most Frequently Q&A • Bad Mesh : Extremely Thin Mesh Thin Mesh Block • Domain 끝 부위에 매우 작은 mesh block 존재 • ▶이러한 Mesh 사용시에 계산시간이 매우 길어짐 • Mesh 생성 후 Min., Max. • 크기점검 필요 • Ver.2.4부터는 Mesh 크기 • 점검하여 경고 메시지 표시

  28. 3. Most Frequently Q&A • Initial & Domain BC : Initial Condition Initial Condition • 1. Analysis Type : Mould Filling & Heat/Solidification • Cast 온도 : 초기 온도는 용탕 충전전의 온도 입력 (상온) • Mould & Core 온도 : 초기 예열온도 입력 • 2. Analysis Type : Heat/Solidification (No Fluid) • Cast 온도 : 주입온도 입력 • Mould & Core 온도 : 예열온도 입력

  29. 3. Most Frequently Q&A • Heat Transfer Coefficient : General DB & User Define General DB 이용 User Define 이용 • General DB에서 HTC 값 제공 • 해석대상의 공정 선택 필요 • * HTC의 경우 Process-Dependent한 값이기 때문에 • 동일한 합금 조합이여도 공정(Gravity, LPDC, HPDC)에 • 따라서 값이 달라짐 • User Defined HTC 지원 • 각각의 조합에 따른 HTC값을 사용자가 직접 입력 • * General DB에서 지원하지 못하는 특수한 조합이나, • 실험 및 논문을 통하여 정확한 값을 알고 있을 경우 • HTC를 직접 입력

  30. 3. Most Frequently Q&A • Heat Transfer Coefficient : Typical Value for Each Process HTC for High Press. Die Casting HTC for Low Press. Die Casting HTC for Sand Casting HTC for Metal Mould Casting (Tilt, Gravity) Unit : cal/s/cm2/℃ • 상기의 HTC 값은 각 공정에 대하여 대표적인 합금의 참고값이며, 합금 변경시에는 HTC 값도 변경됨

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