1 User Conference 2006 User Conference 2006 Casting CAE Team AnyCasting S/W Advanced & Useful Using Methods AnyCasting TM TM.

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1 1 User Conference 2006 User Conference 2006 Casting CAE Team AnyCasting S/W Advanced & Useful Using Methods AnyCasting TM TM

2 2 User Conference 2006 User Conference 2006 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 3 User Conference 2006 User Conference 2006 1. Decreasing Calculation Time  Analysis Type : 해석목적에 적합한 Analysis type 설정 Design Gate & Runner Design Overflow & Air Vent Design Process Variable Speed Conditions Design Cooling Channel Design Process Variable Thermal Conditions Step 1 Step 2Step 3 Phase I : Fluid Flow Analysis ▶ Mold Filling ( No Heat) Phase II : Solidification Analysis ▶ Mold Filling Heat/Solidification

4 4 User Conference 2006 User Conference 2006 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 Number of Mesh: 11.2 Mill. Calculation Time: around 3 hr 최적의 주조방안 도출의 위해 4~5 회의 주조방안 (Runner, OF 및 Vent) 해석 진행 Number of Mesh: 11.2 Mill. Calculation Time: around 8 hr 용탕충전 및 금형 냉각 방안 해석

5 5 User Conference 2006 User Conference 2006 1. Decreasing Calculation Time  Mesh Optimization : Decrease & Optimize the Mesh No. 적절한 mesh Block 설정을 전체 Mesh No. 감소 ( Mold 부위에 큰 Mesh Block 을 사용하여 Mould 부위 mesh 감소 ) Auto Mesh 조건 조절 : Smooth Factor & Max. Size Ratio Before ModificationAfter Modification Auto Mesh 조건 조절 Mesh Block 삽입

6 6 User Conference 2006 User Conference 2006 1. Decreasing Calculation Time  Symmetry : Apply to Symmetry Design Symm. Check Symmetric ModelNon-Symmetric Model Solving 1Solving 2 Symmetric Model 을 계산 하는 경우 Full Model 을 계산하는 시간의 50% 이상 계산 소요시간 단축 Non-Symmetric 일 경우 Symmetric 으로 가정하여 2 회 계산, 이러한 경우 약 80% 이상 계산 소요시간 단축

7 7 User Conference 2006 User Conference 2006 1. Decreasing Calculation Time  Domain : Decrease & Optimizing the Cal. Domain Reduce Cavity AreaReduce Mold and Cavity Area 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 제품의 유동. 응고에 큰 영향이 없을 때 런너 형상 생략 오버플로우, 벤트의 형상도 캐비티의 충전현상에 영향이 없는 범위 내에서 생략 런너의 형상이 캐비티와 거리가 멀리 떨어져 있는 경우 → 도메인 내에서 몰드 형상 축소 → 계산 영역 축소 Reduce Mold Area in Domain 계산하지 않는 영역 고정된 Air( 대기 ) 온도 인식 계산영역

8 8 User Conference 2006 User Conference 2006 1. Decreasing Calculation Time  Pouring Basin : Pouring Basin Ratio in Gravity Tilt Casting Poring Basin Set Cavity Volume 과 Poring Basing 의 체적비를 자동으로 Check Cast/Cavity Cast/Poring Basin 1) Cavity Volume < Poring Basin Ratio 2) Cavity Volume > Poring Basin Ratio 설정된 시간에 금형의 회전이 완료된 후 캐비티 빈공간에 용탕이 100% 충전되지 않은 상태 → 응고와 유동해석이 계속 진행됨 → 계산 시간이 매우 지연됨 90 o Rotate 용탕이 캐비티에 충전이 완료되면 충전해석은 완료되고, 열. 응고해석 진행 → 금형의 회전이 90 o 이하로 회전됨 → 계산 소요시간 단축

9 9 User Conference 2006 User Conference 2006 2. Advanced Function  Vacuum Die Casting : Fluid Flow under Vacuum Condition  Design of Vacuum Die Casting Process (Vent, OF, Runner) Shut-OFF Valve Cavity Runner Vacuum gate system Injection Direction Casting Design GF System

10 10 User Conference 2006 User Conference 2006  Vacuum Die Casting : Fluid Flow under Vacuum Condition  Design of Vacuum Die Casting Process (Vent, OF, Runner) 2. Advanced Function Boundary Condition Sleeve Condition Low Speed Pressure 154,000 dyne/ ㎠ High Speed Pressure 24,000,000dyne/ ㎠ Transition Time0.22 sec GF Condition Shut OFF Valve Diameter 40mm Vacuum Degree760, 700, 500, 250, 60mmHg Vacuum ON Low / High Transition 실제 공정의 진공 감압력 및 감압시간을 입력하여 해석

11 11 User Conference 2006 User Conference 2006 No Vacuum700mmHg500mmHg250mmHg60mmHg e x p e ri m e n t a l S i m u l a ti o n 2. Advanced Function  Vacuum Die Casting : Fluid Flow under Vacuum Condition

12 12 User Conference 2006 User Conference 2006 2. Advanced Function  Cyclic Casting : Cyclic Analysis including all the Process  Analyze Initial temp. Distribution & Min. Cycle No. for stable temp. Cooling channelMoving mold Slide coreFixed mold Cycle Design Number of Cycle for Steady State12 [Cycle] ▶ Start Die Opening Time 14 [sec] ▶ Ejection Time 18 [sec] ▶ Start Die Spraying 24 [sec] ▷ Spray Time (Duration) 20 [sec] ▶ Die Close Time 48 [sec] ▷ Lead Time (Duration) 7 [sec] Total Time55 [sec] Spray Condition Spray Media water-based release agent Temp. of Media 30 [ ℃ ] Flux of Media50 [cm 3 /sec]

13 13 User Conference 2006 User Conference 2006 2. Advanced Function  Cyclic Casting : Cyclic Analysis including all the Process  Analyze Initial temp. Distribution & Min. Cycle No. for stable temp.

14 14 User Conference 2006 User Conference 2006 1cycle 2cycle3cycle4cycle 5cycle6cycle 7cycle 8cycle9cycle 10cycle11cycle12cycle Mold parts temperature From 9 cycle, mold temperature is stable From 9 cycle, melt temperature is stable At the initial stage of cycle Melt temperature drop fast Because mold temperature is lower Melt temperature 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 15 User Conference 2006 User Conference 2006 2. Advanced Function  Cyclic Casting : Cyclic Analysis including all the Process Temperature distribution of 8 th Cycle Fixed MoldMoving MoldSlide Core Mold Core removing time (Before Spraying at 8 th cycle) Leading time (After Spraying at 8 th cycle) After spraying on the mold, temperature of fixed mold is homogeneous. It is about 200 ℃ After spraying on the mold, temperature of some part is over than 400 ℃ Slide core temperature is homogeneous When castings is removed, temperature of some area is over 400 ℃

16 16 User Conference 2006 User Conference 2006 2. Advanced Function  Air Box : Heated Air by convection & Heat accumulate  Apply to the Process that Air is heated up by heat accumulation Air Box -Set Entity for Air -Set Priority Among Another Entity 1. Import STL for Air3. Mesh Generation2. Set Entity for Air (Mold)

17 17 User Conference 2006 User Conference 2006 2. Advanced Function  Air Box : Heated Air by convection & Heat accumulate  Apply to the Process that Air is heated up by heat accumulation KAOWOOL 0.5” Ceramic Mold (9t) Runner Air - Concentrated Heat on Castings Solidus Temperature

18 18 User Conference 2006 User Conference 2006 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 Air 의 온도를 계산에 고려하지 않을 경우, 압탕 상부표면이 먼저 응고됨에 따라 중력수축의 형상이 부정확해짐 ( 응고시간이 긴 대형주물일수록 차이가 남 ) 개별 entity 에 Heated air 의 온도 및 유지시간을 입력 Set On / OFF Time Set On / OFF Temperature

19 19 User Conference 2006 User Conference 2006 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 airHeated air Solidification Time Temp. Distribution(75% Sol.) Gravity Shrinkage shape is More realistic Riser surface is cooled too fast

20 20 User Conference 2006 User Conference 2006 3. Most Frequently Q&A Gate  Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Type of Cast Entity Mold 내부에 존재하는 Gate 의 해석을 위해서는 가상의 Entity 를 모델링한 후 Entity Type 을 Cast / GATE 로 설정해 주어야 함 HPDC 의 Ingate 부위는 INGATE 로 설정해 주어야 함 CAST/GATE 로 설정 CAST/INGATE 로 설정

21 21 User Conference 2006 User Conference 2006 3. Most Frequently Q&A Gate  Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Set Gate Injection Direction Inner Gate 사용시 Gate 설정에서 Flow Direction 반드시 설정 필요 Flow Direction 의 위치가 정확하지 않을 경우 용탕의 충전이 진행되지 않음 AnyCasting V.2.4 부터는 Gate 방향 인식하여 Flow Direction 자동설정

22 22 User Conference 2006 User Conference 2006 3. Most Frequently Q&A Gate  Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Type of Cast Entity FEEDER 는 LPDC 공정에서 Stalk 부위 가압력을 해제하였을 때, 응고되지 않은 Melt 는 보온로에 회수되는 과정을 모사하기 위한 Option 사형주조의 Riser 부위는 Runner 혹은 Cast 로 설정해주어야 함 CAST/FEEDER 로 설정

23 23 User Conference 2006 User Conference 2006 3. Most Frequently Q&A Gate  Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Set Feeder Feeder-out time : 압력해제 시간 Solid Fraction : 응고 기준 고상율 Air Temp : 비어있는 Stalk 부위 Air 온도 Before Decompression 가압력을 해제할때 Stalk 부위의 응고되지 않은 melt 는 하단의 보온로에 회수 After Decompression

24 24 User Conference 2006 User Conference 2006 3. Most Frequently Q&A Gate  Set Entity : Gate, Feeder, Plunger Cavity Sleeve Plunger Pouring Hole Piston Low Speed Distance High Speed Distance High Speed 구간 Runner 입구가 막히면서 용탕이 역류되는 흐름 형성 ▶ Air Entrapment 발생 Low Speed 구간 Wave Formation : 표면에서 휘말려 들어간 공기가 용탕 내로 혼입됨. Set Sleeve HPDC 공정에서 Sleeve 의 이동까지 고려하여 해석을 할 경우 Plunger 지역은 CAST/Plunger 로 설정

25 25 User Conference 2006 User Conference 2006 3. Most Frequently Q&A  Entity Priority : Inserted, Cast, Channel, Attach, Mould Entity 의 우선순위는 위의 순서와 같이 Inserted > Cast > Channel > Attached > Mould 순서이며, 임의 변경 가능 Entity 중복시 우선순위가 높은 Entity 의 mesh 가 형성됨 복잡형상의 Core 나 mould 의 경우 단순 형상으로 모델링 후 중복되게 배치함으로써 쉽게 Mesh 가능 동일 Entity 내에서도 우선 순위 조절 가능

26 26 User Conference 2006 User Conference 2006 3. Most Frequently Q&A  Entity Priority : Inserted, Cast, Channel, Attach, Mould + Entity : Cast Entity : inserted Example 1Example 2 + Entity : Cast Entity : Attached 우선순위가 높은 Inserted 의 Mesh 형성 Entity 중복지역은 우선순위가 높은 Cast 의 mesh 가 형성되고, 빈 공간은 Attached 의 Mesh 가 형성

27 27 User Conference 2006 User Conference 2006 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.2.4 부터는 Mesh 크기 점검하여 경고 메시지 표시

28 28 User Conference 2006 User Conference 2006 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 29 User Conference 2006 User Conference 2006 3. Most Frequently Q&A  Heat Transfer Coefficient : General DB & User Define General DB 이용 User Define 이용 General DB 에서 HTC 값 제공 해석대상의 공정 선택 필요 * HTC 의 경우 Process-Dependent 한 값이기 때문에 동일한 합금 조합이여도 공정 (Gravity, LPDC, HPDC) 에 따라서 값이 달라짐 User Defined HTC 지원 각각의 조합에 따른 HTC 값을 사용자가 직접 입력 * General DB 에서 지원하지 못하는 특수한 조합이나, 실험 및 논문을 통하여 정확한 값을 알고 있을 경우 HTC 를 직접 입력

30 30 User Conference 2006 User Conference 2006 Material ADC12 (Melt) SKD61 (Mold) SKD61 (Core) ADC12 (Melt) SKD 61 (Mold) SKD61 (Core) Air - 0.04 0.001 0.04 - 0.6 0.001 0.04 0.6 - 0.001 3. Most Frequently Q&A  Heat Transfer Coefficient : Typical Value for Each Process HTC for High Press. Die Casting Unit : cal/s/cm 2 / ℃ HTC for Sand Casting Material FCD45 (Melt) Green Sand (Mold) Cold Box (Core) Graphite (Chill) FCD45 (Melt) Green Sand (Mold) Cold Box (Core) Graphite (Chill) Air - 0.1 0.2 0.001 0.1 - 0.1 0.001 0.1 - 0.1 0.001 0.2 0.1 - 0.001 HTC for Low Press. Die Casting Material ADC12 (Melt) SKD61 (Mold) Silica sand (Core) ADC12 (Melt) SKD 61 (Mold) Silica Sand (Core) Air - 0.05 0.01 0.001 0.05 - 0.1 0.001 0.01 0.1 - 0.001 Material ADC12 (Melt) SKD61 (Mold) Silica Sand (Core) ADC12 (Melt) SKD 61 (Mold) Silica Sand (Core) Air - 0.1 0.01 0.001 0.1 - 0.01 0.001 0.01 - 0.001 HTC for Metal Mould Casting (Tilt, Gravity) 상기의 HTC 값은 각 공정에 대하여 대표적인 합금의 참고값이며, 합금 변경시에는 HTC 값도 변경됨