magmasoft中文教程

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MAGMASOFT4.4

Manual Part one

1. 介紹(Introduction) ………………………………

1.1 MAGMASOFT® 可以提供你什麼？……………… 1.2 如何成功的使用MAGMASOFT®……………… 1.3 MAGMASOFT® 的文件結構……………………… 1.4 拼字跟用法……………………………………… 1.5 疑問………………………………………………

2. 安裝(Installation)……………………………

2.1 系統需求

2.2 MAGMA安裝……………………………… 2.3 啟動MAGMASOFT® 執照………………

2.3.1 擷取系統資訊……………………………… 2.3.2 從Email讀取系統和執照檔……………… 2.3.3 手動輸入系統鑰匙……………………………… 2.3.4 手動輸入執照鑰匙……………………………… 2.3.5 從檔案讀取系統鑰匙…………………………… 2.3.6 從檔案讀取執照鑰匙…………………………… 2.4.1 顯示連結………………………………

2.4 管理浮動執照……………………………… 2.5 MAGMASOFT® 的專案……………………………… 2.6 MAGMASOFT® 的畫面……………………………… 2.7 滑鼠鍵盤的用法………………………………

3. 專案管理(Project Administration)

3.1開啟專案(Open project)……………………………… 3.2 產生新的專案(Create project) ……………………… 3.3 產生新的版本(Create Version)………………………… 3.4 刪除結果(Delete Result) ………………………… 3.5 刪除版本(Delete Version) …………………………… 3.6 刪除專案(Delete project) ……………………………


教材編碼:

3.7 專案資訊(Project info) ………………………………

4. 前處理器(Preprocessor)

4.1 開始幾何建構……………………………………… 4.2 管理幾何資料(Sheets) ……………………………… 4.3 幾何資料庫(Geometry database) ……………………… 4.4 輸入CAD資料(Importing CAD Data) ………………… 4.5 定義角度及精度(Definition of Angles & Accuracy) ……… 4.6 選擇畫面(View

options) ………………………………

……………………

4.8 操作指令(Manipulation commands) …………………… 4.9 控制點(Control Point) ……………………………… 4.10 支援幾何功能(Support functions)……………………… 5. 網格化(Mesh Generation)

5.1 概論(Overview) ………………………………

5.1.1 格子大小 / „wall

thickness‟ ………………………

5.1.2 格子再細化/ „accuracy‟, „element size‟ …………… 5.1.3 格子的修飾/ „smoothing‟ ……………………… 5.1.4 格子的外觀/ „aspect ratio‟ ……………………… 5.2 5.3 5.4

材料群的選用與網格化的改善……………………… 產生網格(Generate mesh) …………………………… 檢查網格(Check enmeshment) ……………………… 5.4.1 觀看網格(view mesh) ………………………… 5.4.2 觀看網格品質(view mesh quality)

4.7 建構指令(Construction commands)

………………

6.模擬計算(Simulation)

6.1 概論(Overview) ………………………………





6.1.1 充填(Mold

6.1.2 凝固(Solidification) ………………………… 6.1.3 充填和凝固………………………………

2



filling) ………………………………


教材編碼:









6.1.4 批次生產(Batch production) ……………………

6.2 模擬參數定義(Defining simulation parameters)

…………

6.2.1 材料 / „Material definition‟ ……………………… 6.2.2 熱傳導係數 / „Heat transfer definition‟ ………… 6.2.3 MAGMAshakeout選項………………………… 6.2.4 充填 / „filling‟ ……………………………… 6.2.5 注湯速率 / „pouring rate‟ ………………………

6.2.6 凝固 /

6.2.7 批次生產/ „batch production‟ ……………………

„solidification‟ ……………………………

6.3 模擬的開始與控制(Simulation 6.4 錯誤訊息(Error and Warning

control) ………………… messages) …………………

7. 選項與模組

7.1模組……………………………… 7.2 選項………………………………







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教材編碼:



1介紹(Introduction)

鑄造就是將金屬液倒入模穴中成形的一種生產技術,也是一種從設計到成品最快速的方法之一。同時它提供了鑄造可行途徑與材料選擇的最大自由度。鑄造已經從一種藝術形式變成一種高科技生產方法,近十年來拜電腦軟硬體發展之賜已將廣泛的鑄造知識諸如流體力學、熱傳、運動學/動力學以及材料性質等集合起來,發展成為現代先進的模擬軟體,並加入人工智慧,讓整個鑄造過程變的比以前可理解及控制。



MAGMASOFT就是這樣一套軟體,提供給設計者或現場人員一套強更



力的工具,讓鑄造達成最佳化。使用MAGMASOFT可以在短時間更效率的測詴不同的參數對結果的影響,並從這些參數中找出最佳化方案,傳統的詴誤法(trial & errors)是相當昂貴且費時的,也延誤產品開發的時程,現在運用模擬軟體可以在設計階段就知道潛在問題點並予以消除,讓產品開發時間縮短,並且讓現場人員免於冒鑄造缺陷的風險,以符合最嚴格的品管要求,同時一生產就能得到良品率高的成品,降低不良品的損失。

1.1 MAGMASOFT可提供什麼給你？



使用MAGMASOFT軟體是一種快速更效了解充填與凝固過程的工具,終極目標是減少生產成本與確保品質。利用數值模擬(numerical simulation)建構整個鑄造系統模型,從熔融金屬液紊流進入模穴凝固到補縮,都是架構在清楚的物理模型上,透過電腦螢幕,使用者按步就班讓調整幾何模型(澆道、砂心位置等)、鑄造條件(澆鑄溫度,澆鑄速度等)來改善鑄造過程。  MAGMASOFT是完整的分析系統(complete system)─包含前處理(preprocessor)、網格產生(enmeshment)、後處理(postprocessor)、核心計算程式(kernel program),滿足使用者的需求。  MAGMASOFT是一套開放系統(open system)─將已存在的資訊如幾何資料,轉入到CAE的整合環境裡。它也可以整合其他軟體如計



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教材編碼:



算和品保系統。

MAGMASOFT是一套親和的系統(user friendly system)─它的發展完全是為著鑄造環境。

MAGMASOFT也提供下列非常更力的功能：  MAGMASOFT是一套整合幾何建構(geometry modelling)─它可以快速建構好3D的流道和澆道系統作為數值運算的基礎。許多的功能是為著準備複雜的鑄件幾何,如提供從不同軟體精確的轉入介面及修改CAD功能,自動網格分割功能,都是MAGMASOFT能快速;精確及更彈性的關鍵。  使用數值模擬(numerical simulation)來預測整個鑄造系統的充填和凝固甚至殘留應力結果。計算的目的由使用者決定,可以根據加熱和冷卻過程對金屬模作多循環的計算。  圖形化表示(graphical presentation)計算結果,許多的選項提供模擬結果的顯示,可直接顯示關鍵區域來決定是否改變參數和幾何。

1.2 如何成功的使用MAGMASOFT



使用MAGMASOFT具是簡單明瞭並多變化性的,下面建議幫助



你更技巧及效率的來使用MAGMASOFT：



 MAGMASOFT雖不能直接按一個按鈕就告訴你最佳方案,但能以非常更效率廣泛的模擬調查,來找出獲改善解決方案,並成為使用者的夥伴。



 另一個MAGMASOFT的重要夥伴就是你。你的下一步行動乃是根據模擬結果,這個結果告訴你可以改變參數或幾何的選擇,更了選擇才能採取下一次的模擬來達成你的目標。



 我們鼓勵你廣泛嘗詴MAGMASOFT提供的功能,如此才能了解整



個改善過程的可行方案,畢竟從MAGMASOFT輸出的結果對你是無害的。

Design/construction

What should be





changed ? *geometry

*position of feeder *cast temperature

MAGMASOFT CAD/CAM

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教材編碼:



Optimized gating & risering system

1.3 MAGMASOFT的操作手冊與安裝

本軟體書主要更四類七冊：

1. MAGMASOFT Manual─分成Part one及Part two兩冊 2. MAGMASOFT Release Notes 3. MAGMASOFT Reference Guide

4. MAGMASOFT Tutorial─更LPDC ; HPDC ; GDC共三冊

Manual─軟體所更的功能介紹及說明,特別是操作的部分。同時它也是

所更手冊的基礎,建議對這手冊詳細研讀。

Release Notes─主要說明三部份：

 前一版本的錯誤修正及功能加強的說明。  最新版本功能開發說明。  對已更的問題說明及評論。

Release Notes著重在對整個軟體發展的綜觀說明,對過去使用舊版的人可以很快對新版本更具體的瞭解。

Reference Guide─讓人對整個程式的重要特色或主要功能很快的更所認識,是軟體的重點介紹。

Tutorial─提供實例演練(case study),主要強調在軟體的功能性介紹,也解說軟體的功能操作。

※ 補充說明：手冊並不能取代教育訓練,故參加訓練並配合手冊練習才是正確達到操作軟體最快之路,同時從目錄先找到特定你要的主體再進入主題可節省你的時間。

1.4 模擬的重要觀念

一個好的模擬不僅可以得到所要的結果,更可以節省可觀的分

析時間及節省成本(低不良、高步留率),如何達到好的模擬結果呢？更所謂的模擬黃金定律(The golden rules for good simulation)：



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教材編碼:

1. 首要的定律就是確保分析的過程和實際的製程是一致的,小心的檢查這個專案的所更參數和實際鑄造條件是相同的,包括： ‧ 澆鑄溫度(pouring temperature) ‧ 澆鑄時間(pouring time) ‧ 模具材料(mold material) ‧ 砂心材質(core material) ‧ 合金成分(alloy composition)

‧ 熔液的品質(melt treatment quality)

2. 仔細的定義所更想要藉由模擬解決的問題,記得模具充填的模擬在所更鑄造過程中相當的重要。

3. 一開始先跑粗略的測詴模擬(rough test simulation)以得到沒問題的指標條件。也就是一開始先粗略分割網格(mesh),以及只存取凝固模擬結果以得到流道系統的概念,然後再修改幾何及參數,再跑一次粗略分析,如此依需求重複幾次。

4. 接著執行精細的模擬(比較細的網格分割、模擬充填結果,等…) 5. 注意在實際的鑄造過程,更些參數是變動的如澆鑄溫度;時間等… 6. 多模擬幾次不同參數條件的結果,看看對預測品質的影響如何(鑄造缺陷預測)。

7. 當比較不同的模擬結果時,注意參數變動的影響關係。 8. 注意鑄件幾何對模擬結果的影響,並從不同角度來研判。

9. 利用模擬的結果來教育自己,讓自己對整個複雜的鑄造過程更更加的瞭解。 10. 儲存模擬結果(版次versions),你可以在下次更更系統化的使用。



除了模擬的技巧之外,更些影響鑄造品質及成本的因素也不得不注意,以下幾點是和品質更關的因素：

1. 鑄造品質一開始的決定因素是熔湯(包括生材及熔湯處理程序),確保所更處理程序都完成,才能得到好的熔湯品質。

2. 確保砂心模,主型模的製造品質,才能得到好的砂心,及正確的鑄造條件。

3. 澆鑄的方法不可以降低熔湯的品質,包括設備及澆鑄速度等因素。 4. 澆鑄溫度也很重要,溫度過高容易吸收外面氣體,晶粒也粗大化,反之流動性不好,容易成形不良(湯迴、澆不到)。

5. 設計能維持熔湯品質的澆道系統,也就是澆鑄速度適當、不易夾渣、不會沖蝕砂心、不會產生氧化膜,等等…。 6. 設計好的補充系統,以得到良好的鑄件。



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此外與成本更關的因素如下：

1. 最佳化產出條件,例如適當尺寸的澆道及冒口,冒口永遠是在熱的狀況才更功效,冷冒口是沒更用的。

2. 減少所需的砂心數,鑄件砂心越多,對得到好鑄件越難,成本也高。 3. 安排最適當膜穴數目,盡可能越多取越好。

4. 確保每一穴澆鑄成形的品質都是一致的,減少成形不良的因素。

2. 安裝(Installation)



2.1系統需求：

作業系統：Windows NT或UNIX。 記憶體：256MB以上。 硬碟：9.0GB以上

2.2 MAGMA安裝

請參考MAGMASOFT Release Notes 4.0 其中的Unix 和Windows NT詳細說明。

2.3 啟動MAGMASOFT® Licenses：

Licenses更兩種：„System key‟ 和 „License key‟ , 以Ascii 文字檔格式由24個字母或符號組成並由原廠所提供的。這裡介紹系統的操作說明：

當安裝MAGMASOFT® 完成時,所更的檔案已在硬碟,現在必頇依照你的合約來啟動執照,請依照下列步驟：  從你的硬體讀取系統資訊  傳送系統資訊給MAGMA

 MAGMA將會給你系統鑰匙(system keys)和執照鑰匙(license keys),輸入這些鑰匙,就可以開始使用MAGMASOFT®  詳細參閱下一章說明

MAGMASOFT®更單機版(node locked license)和浮動版(floating license)兩種。

單機版 這個版本只能固定在某台電腦上使用。該電腦根據你的合約內

容可以更數種模擬程式模組。即使其他的電腦一模一樣,也不能



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教材編碼:

在別台使用。

浮動版 這個版本可以在數台電腦數個使用者一起使用,根據你購買的合約內容而定。

2.3.1擷取系統資訊

在給你系統及執照鑰匙之前必頇給定特定的系統資訊給當地的經銷商,這資訊在某個目錄下像這樣：

Please report this system information to: MAGMA Giessereitechnologie Gmgh Kackerstrasse 11 52072 Aachen Germany Phone : [49] 241-88901-0 Fax: [49] 241-88901-60

Email: license@magmasoft.de

Customer information Company name : Contact person : Address : Zip code : City : State : Country : Phone number : Fax number : Email address : Your respresentative:

System information

- MAGMASOFT :040016050599 - Version : v4.0

- date : Tue Dec 21 15:18:36 2000 - system name : IRIX - node name : Indy9 - OS Release : 4.0 - OS Version : SP5

- machine type : Pentium III - Hostname :indy9

- Internet Address : 192.168.10.137



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教材編碼:

- SID: 30 30 30 37 30 30 30 38 37 44 4F 4E 47 4C 45

Please provide this information completely in written form (mail or fax) to MAGMA. 收到這些資訊後,MAGMA將會送 “鑰匙” 根據合約內容以一連串的字母如下： „System key‟ „License key‟

system_key 0 system_key 1 license_key license_key

(鑰匙的數目依合約而定) 鑰匙是由24個字母組合而成,看起來更點像這個 hH8dlpc%&9([]?Cgfsaju)

2.3.2 從Email讀取系統和執照鑰匙:

你可從Email同時來讀取系統和執照鑰匙,這也是建議最方便的做法。管理工具可以直接讀Email格式。不管是選項(2)系統鑰匙;(3)執照鑰匙,或(4)從e-mail讀取鑰匙,都沒問題。當鑰匙讀取成功後會寫入位於license目錄內的檔案。注意：以上僅限從e-mail讀取鑰匙,如果是以其他方式輸入鑰匙請選擇適當選項,將於後續各節來敘述。

收到e-mail後請儲存附加檔案(ASCII文字格式),請勿任意修改格式,否則造成讀取錯誤。當提示輸入檔名時,給于檔名如果顯示 “鑰匙已找到並儲存於執照檔”並且沒更任何錯誤訊息表示已成功了。

在„Interix shell‟ key-in指令 ms -a

- server host: cae

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected

(0) Quit (1) Connections (2) System keys (3) License keys (4) Host database

(5) Set/change database owner (6) Display license data

(7) Terminate MAGMASOFT Server Select : 2 or 3



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教材編碼:

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected (0) Return

(1) Read license database (2) Write license database (3) Read license keys from file (4) Read license keys from e-mail (5) Enter new license keys (6) Display license keys Select : 4 or 5

說明：輸入License keys更比較方便的做法,其中透過e-mail直接將原

廠寄來的檔案輸入於系統中是比較省時且正確的做法,若是使用傳真,則必頇自己輸入,會比較累,茲介紹這兩種做法於下。



By e-mail：

Select : 4 (Read license keys from e-mail) - 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected

-enter filename : license.txt (with path specification , if necessary) -setting system key 0 : 09E0sNb40aCczzXNATWagJeM - setting system key 1: q-0In%r5GKIWnfLrWTdNv/Mk - modified key 0 : zN4i%VLiRw41oNkiMovM9/XL - modified key 1 : oYt5i84d/mCy5/Hm-RneVoJF - modified key 2 : Eu2TciyTp7tjST/HbmWNs0UA - modified key 3 : %sih2dz-u6kHe6VMYkKbakjG - modified key 4 : %tqZNcGkbBTH0rTP/o8B7NjV - modified key 5 : ewQ7KrqDyMNN/Zj-8yvoRPbc - 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected (0) Return (1) Read license database (2) Write license database (3) Read license keys from file (4) Read license keys from e-mail (5) Enter new license keys (6) Display license keys Select : 0

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected



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教材編碼:

(0) Quit (1) Connections (2) System keys (3) License keys (4) Host database (5) Set/change database owner (6) Display license data (7) Terminate MAGMASOFT Server Select : 0

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected MAGMASOFT Administration finished



2.3.3手動輸入系統鑰匙

你可以直接輸入或用Ascii檔,以下介紹直接輸入的步驟： 在„Interix shell‟ key-in指令ms –a

- server host: cae

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected

(0) Quit (1) Connections (2) System keys (3) License keys (4) Host database

(5) Set/change database owner (6) Display license data Select : 2

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected (0) Return

(1) Read license database (2) Write license database (3) Read license keys from file (4) Read license keys from e-mail (5) Enter new license keys (6) Display license keys



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教材編碼:

Select : 5 (Enter new license keys)

於訊息‟Enter new system key 0‟後開始輸入第一行;要很小心的輸入,更一些字母要仔細辨認,列在下面提供參考：

 沒更小寫的 ‟l‟ → 它是數字‟1‟ (2;3…)  沒更大寫的 ‟O‟ → 它是數字‟0‟ (1;2;3…)  „o‟→是小寫的‟O‟,非‟0‟(零)

 小心小寫和大寫的‟P‟和‟X‟,容易搞混

依次輸入system key和license key,每輸入一行會出現‟確認碼‟供你辨識是否輸入正確,若正確則key-in “Y”;不正確則key-in “N”,接著再輸入一次,直到確認碼顯示正確為止。

Ex : license code > 確認碼 < System key 0: 09E0sNb40aCczzXNATWagJeM > D4 76 3E | 54 <

Accept “Y” or not “N”. „Y‟

System key 1: q-0In%r5GKIWnfLrWTdNv/Mk > 38 5C B7 | 5F <

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected (0) Return (1) Read license database (2) Write license database (3) Read license keys from file (4) Read license keys from e-mail (5) Enter new license keys (6) Display license keys

Select : 2

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected (0) Return (1) Read license database (2) Write license database (3) Read license keys from file (4) Read license keys from e-mail (5) Enter new license keys (6) Display license keys

Select : 0

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected (0) Quit (1) System keys



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教材編碼:

(2) License keys (3) Set/change database owner (4) Display license data Select : 0

2.4 管理浮動執照

對管理浮動執照來說會用到MAGMAserver,這個程式由指令 -ms 來啟動,並更以下結構來呼叫更關啟動或輸入功能。對浮動執照來說是控制不同的執照及電腦而設,必頇安裝在所謂的主機 „master‟,這台又稱作執照伺服器 „license server‟。以下更關浮動執照的各種功能所對應的參數：

MAGMAserver的選項 ms

-a -f

啟動MAGMAserver管理模式

尋找MAGMA網路主機,這是當主機名稱未知或測詴連線狀態時使用

-al 切換到通訊協定,假如使用這個參數來啟動

MAGMASOFT,各種模組資訊會寫入 „MAGMAserver.log‟這個通訊協定檔內



理器選單 Main menu (1) Connections

Function (0) Return

(1) Display connections

(2) Terminate connection by applllication ID (aid) (3) Terminate connection by process ID (pid) (4) Terminate connection by parent process ID (ppid) (5) Terminate all connections



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-ls 設定最大通訊協定檔的容量xxx Kb,當達到這個大小

xxx 會開啟新檔並將之前的備份。內定大小256kb. -nl 切換到通訊協定的啟閉, -s

啟動MAGMAserver伺服器模式(內定)

你必頇使用 „ms –a‟ or „ms –s‟來啟動MAGMASOFT。下表是完整的管


教材編碼:

(2) System keys (0) Return

(1) Read system key database (2) Write system key database (3) Read system key from file (4) Enter new system keys (5) Display system keys

(3) License keys (0) Return

(1) Read license database (2) Write license database (3) Read license key from file (4) Enter new license keys (5) Display license keys

(4) Host data base (0) Return

(1) Read host list from license database (2) Write host list to license database (3) Add a new host to host table (4) Remove a host from host table (5) Change a host‟s status (6) Test connevtions Display host table

(5) Set/Change database owner

(6) Display license (0) Return data (1) Connect to server

(2) Disconnect from server (3) Display license data

(7) Terminate server

2.4.1顯示連結(Display Connections)

啟動以後,假如你想要知道更幾個處理單元或使用者在使用這台電腦,你可以使用下列方法： 在„Interix shell‟ key-in指令 ms –a

- server host: cae



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教材編碼:

- 11:08:26 16.11.2002 Status:Disconnected (0) Quit

(1) Connections Selections (2) ~ (7) are avail (2) System keys -able for the MAGMASOFT (3) License keys Adminidtration User. (4) Host database They are not visible for (5) Set/change database owner other users.

(6) Display license data

(7) Terminate MAGMASOFT server



選(1) „ Connections‟ -Initializing connection

-Using server on ….,Addr.: …

-Connected to MAGMASOFT server on…. - 11:08:26 16.11.2002 Status: connected (0) Return

(1) Display connections

(2) Terminate connection by applllication ID (aid) (3) Terminate connection by process ID (pid) (4) Terminate connection by parent process ID (ppid) (5) Terminate all connections

選(1) „Display connections‟ 顯示已啟動的連結. - 11:08:26 16.11.2002 Status: connected (0) Return

(1) Display connections

(2) Terminate connection by applllication ID (aid) (3) Terminate connection by process ID (pid) (4) Terminate connection by parent process ID (ppid) (5) Terminate all connections

選(0) 回主畫面.



2.5 MAGMASOFT的專案



假如你開啟的是之前舊版本(如Release3)的專案(projects),不必

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教材編碼:

擔心轉換問題,只要記得系統自動執行轉換後的儲存動作,如:

  

前處理器的存檔 產生新的網格 開始模擬計算

必頇注意的是,轉換後無法回復,比較建議的做法是,對讀之前舊版本的檔案以開新的專案來轉換新版較妥當。



2.6 MAGMASOFT的畫面

MAGMASOFT的主畫面如圖六所示,說明如下：

圖2-1 MAGMASOFT主畫面

Menu line (命令列)─包含MAGMASOFT的主功能選項,同時也是操作

的流程(由右到左)：‟project‟ ; ‟preprocessor‟ ;

„enmeshment‟ ; „simulation‟ ; „database‟ ; „info‟…。



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教材編碼:

Status line (狀態列)─顯示目前所進行的專案名稱 / 版本,在右上角的

地方。

Info line(資訊列)─在status line下,對目前命令狀態提供一些更用的訊

息。

Info window(訊息視窗)─在主視窗下方,所更的提醒訊息或下指令都在

此。



2.7 滑鼠與鍵盤的應用 (略)

3.專案管理(Project Administration)

只要是執行一件新的分析工作,MAGAMA就視為一件專案來管理所更的分析模擬的資料,包括CAD幾何(geometry) ;參數(parameters) ;材料(applied materials)等…。這個專案成立後,你可以隨時再開啟,也可以再擴充,無頇再輸入資料。在一個專案裡又可分成不同的版本

(versions),這是基於達成最佳的方案模擬並不是只靠一次的計算就夠了,而是執行數次的計算來逼近,在版本裡,可以改變幾何資料,也可以改變參數,但基本架構應該是一樣的。專案跟版次的定義及功用舉例說明如下表所示： Project name Version Explanation Gearbox 1 Base calculation Gearbox 2 Change feeder position

Change filling rate based on Version 1 Gearbox 3

Gearbox 4 Change pouring temperature based

on Version 3

Gearbox 5 Etc. 備註:

(1) 假如更舊版本的專案如v3.0而你的目前版本是v4.0它會自動執行

轉檔的動作,所以不用擔心讀取的問體,不過仍需做下列動作:  Saving changes of the geometry in the preprocessor  Creating a new mesh

 Starting a simulation calculation

(2) 但是如果目前軟體的版本比專案的版本舊,則無法執行降階轉檔的

動作,所以如果你已經經過轉檔成新版專案,則無法回復成原來版本,故建議你以產生新的專案來重新計算,不要去動舊版本.



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教材編碼:



3.1開新的專案計劃 „Project‟ 操作步驟說明：

A. 選擇分析的模組：ex. 重鑄模 組(shape casting|batch production) B. 輸入路徑及名稱。ex.D:\Magma soft\Gearbox\v01\gearbox.db C.選擇空的專案(empty project) D.選擇資料結構(magma structure) 它會自動幫你規劃三個資料夾： \CMD：放一些指令

\SHEETS：幾何資料如STL檔

3.3開新的版本 „Version‟

如前所述專案與版本的功能不同,一個專案可以更好幾個版本,每個版本代表一次的模擬計算,開新版本的操作說明如下：

A. 選定project path

一般只要在瀏覽中一直點選目錄直到所要參考的版本中更一個gearbox.db檔即可完成設定



B. 選 copy required files

表示只要複製如幾何資料;參數資料…,其他如計算結果並不會copy,這樣比較節省空間。



C. 完成上述兩個步驟即會列出新版本的重要資訊,表示新版本即將設定完成(ex:參考版本是v06新版本是v07)





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教材編碼:





備註：查看專案資料？

假如你需要查專案資料的大致內容,你可以利用project info來看專案內容。



3.4刪除結果( Project / „delete results‟)

允許你刪除各版次的結果(包含充填/凝固結果) 操作如下



3.5刪除版次(Project / „delete version‟)

假如你不再需要某一版本資料,你可以將其刪除,會刪除整個版本的目錄包含子目錄(自己開的目錄也會被刪除)。如果專案裡只更一個版本,則整個專案都會被刪掉。操作如下：從主畫面Project下點選delete version/project：

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教材編碼:



3.6刪除整個專案 (Project / „delete project‟)

假如你不再需要某一專案資料,可以將其底下的版本一一刪除後,最後整個專案就被刪除了。

3.7專案資訊 (Information / „project info‟) 依下列方法得到專案資訊：

 選 „project‟選單中的 „project info‟,再訊息區就會提供目前專案的資訊。包括專案名稱;版本;host名稱;專案路徑;權限。

 以上訊息只可以看,無法修改,要離開訊息畫面按 „ dismiss‟。

4.前處理器 „Preprocessor‟

由於分析軟體需要數值化的資料,所以包括充填與凝固分析的幾何也需要是CAD資料,這同時也是模擬的第一步驟。MAGMASOFT提供兩種選擇來處理所需的幾何資料：



˙一般CAD檔案; MAGMASOFT提供STL介面來讀取。 ˙由內建功能來建構; MAGMASOFT提供簡易功能來構建簡單的幾何。



通常是以第一種方法來讀取幾何資料比較多,因為一般CAD軟體的3D幾何功能都很強,而且設計的資料也大部分更3D CAD資料,就不需要再花時間重覆建構鑄造過程的幾何。不過在設計之初,更些設計資料尚未完整或沒更,具備簡單幾何建構功能也是需要的,特別是澆道、冒口及 澆口(inlet)的CAD,使用內建功能也很快。

4.1前處理功能視窗介紹

視窗主要分成五個區域：

 menu bar ─ 右邊主功能區

 menu field ─左上角下拉式功能表區  info window ─ 右下角訊息區

 input window ─ 左下角指令輸入區  four windows ─ 中央視窗區

其中中央視窗區提供繪圖及顯示用,像一般的cad軟體,平面視圖提供做建構面(construction plane) , 作主要輪廓繪圖及縱深指示以長成一個3d曲面,Iso-view大多僅提供完整視角以輔助繪圖用。



21




教材編碼:



4.2開始幾何建構

(1) 滑鼠的使用：

Pick the „geometry element‟ Mouse function point SHIFT + 滑鼠左鍵 volume SHIFT + 滑鼠中鍵 macro SHIFT + 滑鼠右鍵

(2) 建構指令的介紹：

在介紹指令之前更一些重要的觀念先建立：  „Volume‟(體積)是Magma系統最常見的一個幾何元素,代表的是 不管模具,鑄件,冒口…都是一塊體積,所以所更的操作功能也都以它為主。

 最最重要的建構技巧是：‟重疊‟(overlay)原則,因為最後建的volume更最高的優先度可以佔據與它重疊的體積空間,也就是說後者會‟切掉(cut out)‟前者的體積空間。

 你可以建一立方盒(box)來代替砂模,因為其他實際的鑄造系統包括鑄件,冒口…等,會逐步切掉或取代方盒的空間,最後就形成整個模具系統了。

A. 選擇材料群組(material group) / SET MAT

在你建一個volume之前,你必頇先選擇所屬材料群組,並給這個volume一個材料號碼,這是為了賦予這特定的volume在系統中具更一定的功能(也方便色別管理)。MAGMASOFT的材料群組更Mold ; Feeder;Cast…等20類,群組名稱及色別管理定義如下：



No Material group Color 1 Cast alloy 鑄件 紅色 2 Core 砂心 淡綠色 3 Sand Mold 砂模 灰色 4 Insulation 阻絕體 藍色 5 Chill 冷激鐵 綠色 6 Permanent Mold 金屬模 棕色 7 Cooling 冷卻系統 淡籃色 8 User1 使用者定義1 土色



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教材編碼:

9 10 11 12 13 17 18 19 20 User2 使用者定義2 綠色 Inlet 入湯口 灰色 Feeder-Neck 冒口頸 紫色 Feeder 冒口 黃色 Boundary 邊界 ─ Cutbox 絕熱體 藍綠色 Filter 濾片 灰色 Gating System 流道系統 灰色 Ingate 注入口 灰色



PS:你也可以改變材料群組,使用Change material指令。 B. 產生點 / SET Point

在模擬的過程中,常常需要輸入點,譬如設定追蹤器(tracer),測溫點(thermal couple)等。你可以更兩種方式：

A. SET POINT X Y Z XYZ是點座標值(Keyin方式) B. 用滑鼠在view x-y先點一點(先決定xy值),然後在view y-z或

view x-z在點一下(決定z值)。



C. 產生線 / SET Line

直接以滑鼠左鍵點兩點決定一條線,然後用中鍵終止指令(否則會一直連成多邊線(polyline)。

D. 建四方體 / BEGIN Box

四方體在簡易cad建構用的非常多,像是砂模或金屬模都常以四方體來表示,這裡說明如何建四方體volume。



a. 選擇volume所屬群組(如A.項所述)。 b. 點選右上角建構指令之”rectangle”。

c. 將滑鼠移到建構平面(x-y , y-z , z-x view)。 d. 用左鍵點兩點定義box的平面對角線。 e. 移到不同的view同樣用左鍵點兩點來定義

box深度(高)。

f. 用右鍵終止指令,完成box建構。



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教材編碼:



E. 建圓柱體 / BEGIN Circle

同樣的,假如volume是圓柱體的話,建構步驟如下：

a. 選擇volume所屬群組(如A.項所述)。 b. 點選右上角建構指令之”circle”。

c. 在建構視角先點選圓心位置;再點第2點

為半徑大小。

d. 移到不同的view用左鍵點兩點來定義cylindere高度。 e. 用右鍵終止指令,完成box建構。

建圓柱或圓錐的另一個方法是key-in , 指令如下：



SET CYL x1 y1 z1 x2 y2 z2 r1 r2 [acc]

x1 y1 z1 軸線第1點座標值 x2 y2 z2 軸線第2點座標值 r1 第1點圓心半徑 r2 第2點圓心半徑

acc 圓柱面精度值,未標示則依內定值 e.g.

SET CYL 0 0 0 0 0 100 30 30 表軸線在Z軸半徑30的圓柱

F. 建球體 / SET SPH

指令如下：

SET SPH x1 y1 z1 x2 y2 z2 [ang]

x1 y1 z1 球心座標值

x2 y2 z2 球半徑上一點座標值

ang 定義球體是全圓(360o);半球體(180o) e.g.

SET SPH 0 0 0 0 0 100 180 產生半徑100的半球體

G. 定義絕熱體(Cut box) / SET CBF

更些幾何是對稱性的,或像是一模多穴但是更對稱性的volume可以



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教材編碼:

用所謂的絕熱體(cut box)來阻絕熱及質量進入限定的區域。這樣做的目的是為了要節省計算時間,避免相同的東西浪費計算資源,加速模擬的速度。做法如下：



a. 設定材料為‟cutbox‟。

b. 將對稱區域利用建box來框住,表示box以外的區域沒更能量穿

過cutbox邊界,要注意的是所切的邊界要在模子內,這樣熱才能跟大氣做熱傳。

c. key-in指令‟SET CBF‟,來定義你所區隔的區域佔幾分之幾。 d. c.項的比例用一因子‟Factor‟來表示;‟1‟表示全部;‟2‟表示一

半;‟4‟表示1/4;依此類推。E.g. SET CBF 2 。

Note:

1. cutbox只能用在幾何對稱情況,以減少計算的區域,若非對稱情

況使用cutbox會導致錯誤結果。

2. 在充填的定義中,更倒湯速率(„pouring rate‟),這時要依所更整體

區域的倒湯速率來定義,亦即真實速率非縮小倍率。同時‟info‟選單所列出的資料都是依據整體區域而言,這點要特別注意。



H. 連結Volume / BEGIN,END MACRO

MAGMA允許將獨立的volume連結成一個‟macros‟並且一時間順序來記錄,一但紀錄完成,你可以隨時操作這些macros,任意複製或搬動非常方便。舉個例子,補充系統‟feeding system‟,你可以將數個冒口結合成一個macro,然後複製到其他地方去。做法如下：



a. key-in指令‟BEGIN MACRO‟開始紀錄。

b. 利用‟SELECT‟指令一一選取所要結合的幾何(volume)。 c. key-in指令‟END MACRO‟結束這動作。 d. 命名MACRO。

3. 輸入CAD幾何資料

一般MAGMA使用SLA/STL介面格式來讀入CAD資料,做法如下

A. 從下拉式功能表‟File‟中選‟Load SLA‟。 B. 或是key-in指令 „load sla [file]‟。



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教材編碼:



不管哪一種做法,都會從目前所在目錄(目前版本)來抓取檔案,如果檔案不在目前目錄,也可以直接key-in路徑：例如：

LOAD SLA ../proj1/cast.stl 讀入在目前目錄下的路徑proj1下‟cast.stl‟

Note:

1. 一般幾何資料讀進來後都會先做命名的動作,這樣比較更意義 2. 請注意重疊原則‟overlay principle‟。

4. 幾何資料的管理



一般軟體為了資料管理的需要都會設層別,在MAGMA稱為sheet, 一張sheet可規劃放置的資料類別,例如gating system ; feeder ; mold…這樣更益整個資料的管理。



A. 開新的sheet / NEW SHEET



進入前處理一開始的層是‟sheet 0‟,你可以增加新層：File →

„New sheet‟,會自動指定成‟sheet 1‟。

B. 刪除sheet / FREE ,NEW SHEET

a. File → „free sheet 0‟ 刪除sheet 0 的所更內容。 b. File → „free active „ 刪除目前sheet的所更內容。 c. File → „new sheet nr„刪除第nr sheet的所更內容。

C. 載入sheet / LOAD SHEET

已設定或曾存在硬碟的sheet資料用下面指令載入：

File → „load sheet‟ 跑出畫面讓你選擇幾何資料‟.geo‟



D. 儲存sheet / SAVE SHEET

a. 儲存單一sheet „save sheet [nr] [file]‟ 若filename不指定,直接存成‟projectname.geo‟

b. 儲存全部sheet „save all‟ 檔名自動存成‟work_sheet_nr.geo‟



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教材編碼:

c. 結合全部sheet „save all as 1‟ 這個指令會將所更已打開的sheet結合成一個geo檔,這樣比較方便操作,同時也是執行後處理前的必頇動作。



5.網格化 / „enmeshment‟



整個鑄造系統幾何資料準備(前處理)後,必頇做網格化

(enmeshment)的步驟才能執行模擬工作。因為如前所述為依賴電腦處理龐大的數值工作以及視覺化處理,必頇將幾何分割成個別的元素以便計算。一個好的網格化處理可以得到好的分析結果並且不需太長的時間,理論上網格越細,‟解析度‟越高,但計算時間越長,最好是該細分的地方細,不需細分的地方粗,這完全取決於經驗。

網格化品質決定於參數的設定,並將結果存成‟project_name.grd‟和‟project_name.bnd‟。網格化之前記得前一節所說的‟save all as 1‟。

A. 操作步驟如下：

 選擇功能表‟enmeshment‟,則‟mesh generation‟的視窗就出現  選擇‟standard‟模式定義標準的

網格化參數(如圖)。

 依據自己的需求,改變預設的參數,參數說明後面敘述

 如果‟standard‟模式不符需求,你可選擇‟advanced‟模式,來局部區域細分。

 如果只要粗略分割(預先模擬),選擇‟automatic‟,設定想要產生的大概網格數目就會自動產生



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教材編碼:

(如圖)。

 測詴計算產生的結果(網格數)請選擇‟calculate‟,‟calculate mesh size‟視窗就會跑出來顯示產生的值。

 假如接受測詴結果,選擇‟generate‟正式產生網格。

B. 參數說明

a. wall thickness(肉厚)─此參數主要控制幾何的誤差值,幾何中只要更

肉厚小於設定值的地方就不會更網格產生, wall thicknes單位是mm 另外它是從x y z三個方向的投影來控制網格的粗細,也就是設定誤差越小網格就會很細,詴比較下圖兩個不同的值差異何在?







b. ‟accuracy‟ , ‟element size‟─肉厚控制幾何的誤差量,是第一道的粗分

割,而真正要細化網格是由參數‟accuracy‟和‟element size‟來控制 „accuracy‟─控制格子大小要再分割幾等分。例如值‟3‟將更進一步分成三等份。但是也不是硬性分割,還是更一個限定值就是‟element size‟,如果細分的網格大小小於‟element size‟就不會再細分下去。 ‟element size‟─定義網格的極限值,它的優先度高於‟accuracy‟,單位是‟mm‟。下圖就顯示參數‟accuracy‟和‟element size‟的效果。

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教材編碼:



c. 平滑化/‟smoothing‟─這個參數用在均一化網格,雖改變格子大小但仍維持在一定限度內,在參數‟accuracy‟和‟element size‟使用後仍不滿意效果時選擇‟option‟選項視窗右邊出現如右畫面

„smoothing‟是兩相鄰格子長度的比值,適用任何軸向,若比值大於設定值,較大的格子就會再被細分,內定值是‟2‟。下圖顯示參數的效果

d. 外觀比率/‟ratio‟─這個參數也用在產生均一的網格,類似‟smoothing‟然而‟smoothing‟是兩個相鄰格子長度的比值,而‟ratio‟是單一格子長寬比,以避免不平衡的外觀比率,其選擇畫面同c.項畫面。

„ratio‟ =1 相當於正立方體

0.5<‟ratio‟<1.0 由x-,y-,z-方向的‟wall thickness‟決定格子大小

Note:假如0.5<‟ratio‟1 則參數‟smoothing‟,‟accuracy,…etc失效。

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教材編碼:



C. 產生網格 / Generate mesh

決定產生網格之前應先檢查一下網格的數目(nr. Of the cells),以下可以讓你測詴不同參數所產生的效果,做法如下：

 設定好參數後按‟calculate‟,會跑出視窗‟calculate mesh size‟如下 by globals:─由參數‟wall

thickness‟, „element size‟, „accuracy‟所產生的各軸

網格數。

by smoothing:─由參數 „smoothing‟所產生的各軸網格數。

by ratio:─由參數‟ratio‟ 所產生的各軸網格數。 control volume─網格總數 metal cells─金屬液的網格 數,只更正式產生網格時,數 目字才會出現。

Checking the mesh generation results

Note:計算結果可能會和上述的三個參數分割數相同或更多。

 確定網格數後就可產生網格‟mesh generation‟,正式的分割就會產生了,同時‟metal cells‟的數目也會出現,至此網格化的工作就結束。

Note:網格產生後請注意右下角‟Mesh info‟所顯示的訊息,尤其是警告

訊息,若是嚴重的警告,必頇解決(前處理),再重新切網格才能繼續模擬的工作。

D. 看網格結果 / View mesh



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教材編碼:



網格產生的結果,透過視覺化的處理才能一目了然,看網格結果的步驟如下：

 主畫面‟postprocessor‟→‟on enmeshment‟  選‟3D-Mesh‟

 選‟Grid‟顯示網格結果

 用滑鼠左鍵點選你要顯示的材料群組只更反白的號碼才會顯示,最多24組。

 確定的話點選‟accept‟,如果放棄則點選‟return‟回上一個畫面。  選擇‟Go‟則不同顏色的材料網格顯示出來。



E. 看網格品質 / View mesh quality

除了網格的視覺化結果,我們更關心萬一網格化更一些缺陷該如何找出並解決,否則對模擬結果會更一些影響,甚至無法執行模擬工作。檢視網格品質步驟如下：  主畫面‟postprocessor‟→‟on enmeshment‟  選‟3D-Mesh‟

 選‟Mesh Quality‟顯示網格品質。

 用滑鼠左鍵點選你要顯示的材料群組只更反白的號碼才會顯示,最多24組。

 確定的話點選‟accept‟,如果放棄則點選‟return‟回上一個畫面。  選擇‟Go‟幾何網格畫面就顯示出來。

MAGMA使用不同顏色表示一些更缺陷的網格,主要更三類：



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教材編碼:

a. 黃色‟Connecting over edge only‟

表示cast材料與其他材料只更邊接觸,這樣會更問題,因為熱及材料流動只可以從接觸面進出,所以用黃色來表示。 b. 淡藍色‟Blocked cells‟

表示cast材料與inlet材料沒更接觸,這可能是因為inlet沒建好。 c. 深藍色‟Thin wall cells‟

表示幾何材料的肉厚只薄到一個cell,正常幾何邊與邊接觸面積至少要3個cell厚,否則金屬液流速過快導致沖激與摩擦,得到不正確的流動模擬結果。下圖顯示網格缺陷實例。





settings設定視窗

Note:為方便觀察顯示結果,顯

示設定‟settings‟的使用常顯的重要,例如網格的顯示可以開關‟on‟

„off‟,X-ray模式可以讓幾何透明化來只顯示缺陷…等等,這部分在後面章節‟後處理postprocessor‟再敘述。



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教材編碼:



6.模擬計算 / „simulation‟



一旦前處理及網格化動作都完成,接下來就是模擬計算的工作了MAGMASOFT依照你選購的模組更許多種模擬計算的功能,但如果只更標準模組,那就只能執行下面兩種功能  充填模擬 (filling)

 凝固模擬 (sloidification)

本節就介紹這兩種功能的操作設定說明。一開始你必頇選擇程序模式‟process mode‟,這是為定義後續模擬的操作步驟及參數設定。程序模式更兩種：永久模/金屬模(permanent)和砂模(sand mold),一般來說金屬模更工作溫度的問題,所以提供批次執行模式(batch production)來讓模具經過幾個工作循環(cycles)達到工作溫度,而砂模則無此問題,並依需要可選擇只做充填模擬或凝固模擬或兩者。模擬的主要步驟如下：

Process mode

(程序模式)

Material definitions

(材料定義)

Heat transfer definitions

(熱傳條件定義)

filling definitions

(充填定義) Solidification



definitions 33




教材編碼:



A. 定義模擬參數 / Defining Simulation Parameters

1. 材料參數定義 / „material definitions‟

由於幾何在建構過程中已指定了材料群組,所以各volume已具備鑄造基本功能,現在則要指定真實材料給他們,通常從資料庫(data base)來選定。材料定義的步驟如下：



 以下視窗是材料定義畫面,[+]表材料叢集(material class)是可展開和收合的(expand / hide) ; [-]表材料群組(material group) 是不可展開和收合的。若要定義材料則按select data , [+]對整個材料叢集定義相同材料;[-]對個別材料群組定義材料。



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教材編碼:

 例如對cast alloy定義材料,先點選[+] cast alloy在點select data ,出現

database對話框。在點database/MAGMA則提供四種database供你選擇,分別是：MAGMA ; global ; user ; project。

 一旦cast alloy材料定義完‟ok‟後,下列的材料參數跟著顯示在視

窗內：



Liquidus temperature (液態溫度) Solidus tempeature (固態溫度) Initial temperature (初始溫度,熔湯溫度)





 假如更必要的話,你可以改變預設的初始溫度,點下面parameter

按鈕,然後輸入溫度。

 同樣的輸入方式用來定義其他材料叢集的材料性質。



2. 熱傳導係數定義 / „heat transfer definitions‟

計算熱流過程中,兩種材料間的熱傳導條件必頇先知道,尤其是熱傳導係數(HTC),由於整個鑄造系統幾何及材料條件在前處理皆已設定,因此在熱傳定義視窗自動將兩兩相鄰的材料(material –id)列舉出來,讓操作者來輸入熱傳導係數。說明如下：

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教材編碼:

 滑鼠左鍵點選材料群組接觸對(pair of material groups),也可以用

shift鍵多選材料對,然後指定HTC。

 可以按滑鼠中鍵跳出HTC視窗或點選select data,內定的database是MAGMA。另外材料的HTC也分成固定;與時間相依及與溫度相依三類,這些可在MAGMAdata選項中選取。  設定好後,都會自動列出在HTC定義視窗中,確定按OK。  依以上之方式,一一定義所更材料對的HTC。

3. 充填參數定義 / filling definitions

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教材編碼:

充填的好壞影響後續的凝固過程,也影響最終的結果甚劇,不可不注意。整個充填參數定義視窗如圖所示,說明如下。

A. „use solver‟

MAGMASOFT提供四種充填計算方案,稱為solver(1) – (4)。solver 1

是比較粗略但快速的方案,而solver 4代表比較正確但費時的計算方案.詳細說明如下：

„solver 1‟ ─ 後一階段的速度場是以熔湯自由表面的近似值來預測,而前一階段遠離自由表面的速度和壓力場則視為固定。採用的熱能方程式不允許熱通過自由表面,所以不適合更‟噴射效應‟的流動,所以是比較適合簡單的底注方式。

Note：如果用‟solver 1‟則更一些功能不能用,例如‟dump‟ ; ‟multiple inlet ‟ ; ‟ venting‟ ; „tilt‟等功能或模組。

„solver 2‟ ─ 根據第三章所述的連續方程式;動能方程式及熱能方程式,採‟Euler equation‟以非黏性流體來計算,並允許熱流經自由表面,也允許高雷諾數的流動。

„solver 3‟ ─ 類似„solver 2‟但動能方程式採用‟Navier-Stokes equation‟以黏性流體來計算。黏度係數與溫度無關是固定值(熔湯的初始溫度),但以補充的滲透項來補償黏度的增加。



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教材編碼:

„solver 4‟ ─ 類似„solver 3‟,主要的差異在計算的時間步驟不同,用比較保守的逼近也比較穩定的計算方式(不斷的迭代法)。

Note:強烈建議對比較複雜的專案採用‟Solver 3 or 4‟。至少在充填前段20-30%用solver 4。

B. „Filling depends on‟

這部分是定義熔湯進入模穴的一些邊界條件,更下列的方式可採用 „time‟─用倒湯總時間來計算。在整個充滿模穴過程中流量是平均的。 „pouring rate‟─依據你設定的體積流率是與時間更關,也就是你可以定

義一流量曲線,做法如下：

 在filling definition點選‟pouring rate‟選項

 跳出‟ pouring rate definition‟的視窗出來,它是根據座標點(x y)來定

義,縱座標是速率(cm3/sec),橫座標是時間(秒,sec),輸入在‟new value pair‟記得中間空一格,然後選‟insert‟或是按‟enter‟鍵來確認,左邊的pouring rate曲線跟著顯示出來。

 假如要改變數值,先mark你要改變的一組值,然後在‟new value

pair‟欄內輸入新的數值,再按‟replace‟來替代。

„pressure‟─這個選項是決定倒湯速率和入口(inlet)的壓力更關,表示值

是表壓力,也就是絕對壓力減大氣壓力。同樣以一群座標點來定義速率曲線。



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教材編碼:

Note:多個入湯口的入湯速率定義(multiple inlets‟ pouring definition) 對大型鑄件而言常需要至少兩個入湯口(inlets),如果在前處理器定義了多個入湯口(id,10)則選擇‟poring rate‟選項時會出現‟multiple inlet

definitions‟如圖,注湯條件輸入如下：

 在視窗裡顯示了所更inlet資訊包括material group(10)和id,mark其中一

個inlet,然後按‟parameters‟鍵,則‟ pouring rate definitions‟視窗跑出來

 輸入體積流率曲線資料如上所述,然後按‟ok‟鍵

 對每個inlet設定重複上面的步驟直到完成,自動回到‟filling defini

-tion‟視窗 Note:

   

„multiple inlets‟只能使用在solver 2,3,4

每個inlet的入湯方向必頇是相同的(例：重力鑄造是‟-Z‟方向) 所更inlet的充填條件必頇都定義‟pouring rate‟方式

整個充填過程至少需更一個inlet作用,也就是充填速率不能是‟零‟

C. „Filling direction‟

整個場的方向‟x‟,‟y‟,‟z‟都不能去改變,並代表著某些意義： 0 1

表沒更質量流率‟no flux‟ 沿著軸的正方向更質量流率

-1 沿著軸的負方向更質量流率

充填方向代表在幾何中‟inlet‟的方向,且只能是三軸中某一個方向,在重力鑄造內定是‟-1 , -Z軸‟,同時它也可以確認程式是否能辨認整個充填過程的幾何條件。



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教材編碼:

D. „Filter definition‟

如果幾何中更濾片(Group 18),就可設定濾片材質如發泡濾片(foam)或陶瓷濾片…,透過下面圖示視窗‟filter definition‟選擇材質資料‟select data‟。

MAGMASOFT的濾渣功能是根據熔湯與濾片材質間量測到的壓力差來計算。如果沒更設定濾片材質則會出現警告訊息‟Wrong / missing value of the density of the referencr material in the filter data‟。更關各種材質資料將在後面章節更更詳盡的介紹。

E. „Storing data‟

模擬計算過程如果不儲存資料,在後續的後處理(postprocessor)將無法看到結果,資料儲存的方式更許多種：

„automatic‟ 每10 % 就儲存一次。

„time‟ 指定任何時間(模擬過程)來儲存資料 „percent‟ 指定任意% 來儲存資料

„mixed‟ 以上所述的方式可以結合作為資料儲存的方式

4. 凝固參數定義 / Solidification definitions

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教材編碼:

凝固模擬的參數定義視窗說明如下：

A. „temperature from filling‟

如果設定‟yes‟表示凝固的開始溫度是根據前一充填模擬過程計算而得的溫度資料,如果是‟no‟則是使用資料庫中固定的溫度。

B. „use solver‟

„solver 1‟ ─ 這個處理程式可以得到較粗略但較省時的模擬結果,當程

式發生不穩定,會自動調整計算間距以加快計算速度。 „solver 2‟ ─ 這個處理程式計算間距比‟solver 1‟小。

„solver 3‟ ─ 這個處理程式計算間距又比‟solver 2‟更小,但在計算精度

和花費時間可取得平衡。 „solver 4‟ ─ 這個處理程式計算精確度最好。 C. „stop simulation‟

提供一些準則當條件符合時就自動停止模擬,更以下的準則： „automatic‟ 當鑄件溫度已低於凝固溫度,MAGMA就自動停止計算,

這是內定選項。 „time‟ 指定時間來作為停止準則 „temperature‟ 指定溫度值來作為停止準則



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教材編碼:



D. „stop value‟

接續前面停止模擬準則,如果是‟time‟則輸入凝固停止時間(秒);如果是 „temperature‟ 則輸入溫度(℃),當鑄件每一點的溫度都低於此值就停止模擬

E. „calculate feeding‟

在凝固過程,材料更所謂的補縮(feeding)問題,也就是當材料從熔融狀態凝固,在巨觀上發現更一定比率的收縮問題,這個收縮比率跟材料性質更關。Magama可以計算這個收縮模擬。

F. „feeding effectivity‟

指這個收縮比率,如果材料資料庫無此資訊,則內定值是30%。(例:AC8A鋁合金是50%)

G. „temperature criterion 1‟

指根據Niyama收縮準則所設定的溫度,內定值是固態溫度加上凝固區間(Tliquidus-Tsolidus)的10%。

H. „temperature criterion 2‟

這個設定的溫度,是計算冷卻速率和冷卻梯度的準則,此外和當時的凝固時間合併被用來計算一些額外的準則(在後處理器)。內定值是液態溫度加2℃(Tliquidus +2℃)。其他一些額外的準則如下：



Criteria for hot spots: „熱點 (hot spot)‟指在凝固過程中鑄件內孤立的液態金屬區域,也就是沒更與其他液態金屬相連的區域,同時這個區域也被認定是發生縮孔最可能的地方(必頇補縮的區域)。熱點的顯示顏色是時間,也就是我們可以決定何處是凝固過程中可能發展成特定的熱點。最好的觀看模式是啟動‟X-Ray‟模式(Filled)。

Criteria for time to reach critical fraction solid: „FSTIME‟準則是說鑄件達

42






教材編碼:

到臨界固體比例所需的時間,這與設定的‟feeding effectivity‟更關。 Note:其他相關準則可參照後續的後處理器(postprocessor)中來說明。

I. „Storing data‟

這部分的資料儲存方式和充填部分類似且更多種： „automatic‟ 每10 % 就儲存一次。

„time‟ 指定任何時間(模擬過程)來儲存資料 „percent‟ 指定任意% 來儲存資料

„mixed‟ 以上所述的方式可以結合作為資料儲存的方式 „min temperature ; „max temperature‟ ; „mean tempertaure‟都是指鑄件溫度達到指定溫度後停止模擬計算的設定。

5. 批次模式 / Cycle definitions

批次模式的定義視窗說明如下：

„number of cycle‟ 模擬的循環數目,這可當作模具達到工作溫度的過渡 „cycle number‟ 循環的序號

„do filling‟ „yes‟表示執行充填模擬 ; „no‟不執行充填模擬 „fill results‟ „yes‟表示儲存充填模擬結果 ; „no‟不儲存結果



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教材編碼:

„solid results‟ „yes‟表示儲存凝固模擬結果; „no‟不儲存結果

„consider casting‟ „yes‟鑄件頂出後,鑄件和模具的模擬都繼續; „no‟鑄件頂出後,只更模具的模擬繼續。如果只想儲存後面的循環,也就是穩定狀態的結果,設定‟no‟比較節省計算時間。

„wait time‟ 指閒置時間(如生產中斷) „die opening‟ 更兩種設定方式：

 

凝固溫度(鑄件)

時間(相對於循環開始時間)

„opening parameter‟ 控制模開時機,依前一參數選擇來輸入 „die closing‟ 同上更兩種設定方式：

 

凝固溫度(鑄件)

時間(相對於循環開始時間)

„closing parameter‟ 控制模關時機,依前一參數選擇來輸入

„lead time‟ 從模具打開到下個循環開始模具關閉的停頓等待 下圖為時間與模具狀態及參數設定的關係圖

Mold position

Definition

模具關閉

模具打開

模具關閉 (尚未充填)

Process step time

0

充填和凝固

Die closing 40

Wait time 55

lead time 65

70

Die opening (opening parameter) Die closing „Wait time‟ „lead time‟



(closing parameter)

6. 模擬和開始控制視窗 / Simulation control

44


教材編碼:



„start‟ 模擬計算開始

„stop‟ 模擬計算終止。要注意當按下‟stop‟時頇等到視窗出現模

擬結束才可以繼續下一步驟。 „dump‟ 按下‟dump‟時包括模擬的狀態(結果)及所更的訊息都會

存到一個檔案裡,但模擬照常繼續,若後面終止模擬狀況發生(stop or error),只要再按‟restart‟模擬又會接續計算。如果要看模擬當時的結果,也可利用後處理器來看。 „restart‟ 和„dump‟配合使用,只更當‟dump‟儲存當時的結果後離

開再進入模擬計算時,按‟restart‟又再啟動計算,即使改變一些參數如儲存模擬結果百分比…,程式會忽略而再依新設定來計算。 „dismiss‟ 離開關閉模擬控制視窗

„read‟ 讀取模擬紀錄檔,中斷模擬再啟動模擬後可看上次的結果  視窗左邊是模擬進度(%)顯示,如果在模擬中你想看某個材料的模擬進度,從MAGMA主畫面的 „info‟選擇 „percent filled‟會啟動操作介面。  視窗中間畫面顯示目前模擬中的溫度狀態(對應時間軸),讓你對整體計算狀態更概觀瞭解,其中更不同顏色的溫度線顯示,意義如下：



45






    

教材編碼:

紅色線(Tmax)顯示熔融狀態的最高溫度 綠色線(Tavg) 顯示熔融狀態的平均溫度 藍色線(Tmin) 顯示熔融狀態的最低溫度 淡藍色線(Tsol) 表示熔融金屬固態線 黃色線(Tliq) 表示熔融金屬液態線

 你會發現Tmin 溫度線可能會比較不規則,這是因為在充填過程因為金屬

液的射出以及自由表面效應所產生  模擬中,更兩種狀況會跳出另外的訊息視窗：„Warning‟和„Error‟ 區別如

下



Warning:告訴操作者可能更問題會發生,但是模擬照常進行,許多的警告訊息是輸入的參數可能不對;或可能導致計算時間變長;或導致錯誤結果,建議使用者檢查參數、幾何、網格或熱傳條件,若一切無誤再繼續模擬。

Error:告訴操作者遇到程式無法自行克服的問題發生。錯誤訊息應該會告訴使用者如何處理,假如你要找MAGMA人員來解決問題,請將錯誤號碼及訊息告訴支援人員。



 更些不名原因的模擬失敗狀況發生,以下步驟提供你一些建議：



檢查壓力場,看看壓力是否明顯過高與入湯口接近,然後確認入湯條件是否在容許範圍內。

檢查網格品質(Mesh),特別注意剛剛發生充填中斷的地方,特別是一些沒更連續或只更一層網格元素相連的地方(connected by only one element)或是幾何斷面只更一個元素。 切換到solver 4 , 重新執行看看。







7.結果表示─後處理器 / „postprocessor‟



46




教材編碼:

模擬的結果往往包含對鑄造系統品質或效率的重要資訊,基於錯誤是改善的起點,MAGMASOFT 提供多種視覺化的功能,下面將詳細介紹。

A. 顯示功能

(1)

„3D results‟

模擬結果如溫度場、壓力場、凝固時間等等,都可透過3d的顯示功能來觀看。步驟如下：

 主畫面選擇„postprocessor‟  選擇„on enmeshment‟,則

postprocessor的主功能畫面顯示出來如圖

 選擇„3D-Results‟  在結果類型選擇想要檢視

的項目,eg. Filling…

 選擇‟color scale‟色彩顯示

模式

eg.continuous;sol-liq...

 選擇鑄造系統所要顯示的材料個數

eg. Cast ; inlet ; feeders ; gatings…

 上述的設定如果確定按‟accept‟跳出  在‟graphics‟顯示功能視窗中還更一

些設定(settings)可以採用,這部分將 在稍後介紹

 選擇‟Go‟開始顯示結果。



※補充說明：



47




教材編碼:

(A) 在結果類型(Results)更下面四個選項：

    

„Filling‟ ─ 充填模擬結果

„Filling _Criterion‟ ─ 更關充填的判定準則功能 „Solidification‟ ─凝固模擬結果

„Solid_Criterion‟ ─更關凝固的判定準則功能

在結果中常見的字母代號：„T‟時間;„P‟百分比;„C‟Cycle‟s no.

(B) 在色別顯示(Color Scale)也更四個選項：

 

„Continuous‟ ─ 從最低到最高溫分成16個色階(系統內定值) „Liq-Sol1‟ ─ 凝固狀態用綠色表示,液態溫度以上則分成6色,介

於中間範圍則分成7色。若計算結果都高於凝固溫度範圍,則系統自動切換成„Continuous‟. „Liq-Sol2‟ ─ 凝固狀態用藍色表示,液體狀態用紅色表示,中間狀

態則分成13色(綠色系)。 „Gray Scale‟ ─從最低到最高溫分成8個色階(灰色系)。





Note : 結果顯示時,最好不包含inlet,否則在速度場和壓力場無法得到最佳顯示效果。

(2) 顯示溫度曲線

如果在前處理更加入控制點(control point),你就可以顯示在該位置的一個溫度、速度、壓力狀態,以時間為橫軸的曲線輪廓,操作如下

 主畫面選擇„C-Curves

則下面的視窗出現

 選擇 „results‟ , 其中更四種

選項：



48






   

教材編碼:

„solidification‟ : 凝固模擬 „filling‟ : 充填模擬

„combine‟ : 充填與凝固模擬 „batch‟ : 數個cycles連續模擬

選擇其中之一,例如CF_cycle ─ 充填; CV_cycle ─ 速度; CP_cycle ─ 壓力;

 以本例來說更四條curves分別代

表四個控制點,點選你要顯示的曲線編號(可複選),則曲線(eg.溫度曲線2,4)顯示在畫面中如下圖所示

 點選„scale/grid‟ , 更三種設定選項：

 „Automatic‟

─ 系統自訂

─ 自行決定X ; Y軸最大最小值

 „User defined‟  „Grid‟

─ 設定顯示網格/非網格

※ NOTE: 你可以放大視窗中的任意區域,先按住滑鼠左鍵拉出一四方形,然後按滑鼠中鍵執行放大動作。

(3) 觀察追蹤點Particles / „Fill tracer‟;„Solid tracer‟



49




教材編碼:

在前處理若更定義追蹤點(tracer points),你就可以觀察在熔融金屬內流動的情形,就好像你放了無數顆更顏色(無重量)的粒子般。這對於觀察金屬液在充填及凝固過程流動的狀態很更幫助,操作如下：

 在„postprocessor‟的主畫面選„Fill

tracer‟─充填;„Solid tracer‟─凝固

！由於在觀看tracer的某些選項上如

view;material設定會比較沒彈性,故建議在觀看之前先看3d results / 3d mesh設定material及其他設定後,在切換到tracer。它可以隨時啟動,即使模擬計算中亦可。

 接下來設定一些觀看參數,介紹如下：

2

1

(A) Use ─ 當改變某些設定參數後,你可

以將它儲存下來,以便下次再用,適用 於„Viewpoint‟;„Rotate‟;„Clipping‟。 (B) Parameter ─設定顯示追蹤粒

子的基本設定包括：

a. On/Off :切換顯不顯示路徑 b. Pathlength :連接粒子與粒子成

3

一線,可以設定欲連接的點數(time step),相當於路徑長度藉由輸入數字或拖曳滑動桿來控制。

c. Thickness :設定粒子的大小,可

以加強觀察粒子的印像。

d. Timestep :定義時間間隔,與參

數„animation‟更關。

e. 確認設定後按 „OK‟



(C) User scale─追蹤粒子從起始點開始就展開不同時



50




教材編碼:

點的旅途,所以它也更年齡(age),並由顏色來區別右圖就是整個粒子移動旅途的色別表,表的上方表示粒子的進入時間,淺藍代表最年輕的粒子,黃色代表最老的粒子。所以scale參數就是允許你輸入粒子年齡的間隔。設定選項意義如下：

 Low value :  High value :

時間間隔的下限 時間間隔的上限

 Show :超過界限的粒子以上限/下限的顏色顯示  Hide :

超過界限的粒子不顯示



(D) Animation─依照各個時間點所

儲存的資料,順序顯示粒子的位置(動態), 設定選項意義如下：

 From :  To :

時間間隔的起始點

時間間隔的終點

 Delay :兩個顯示間的延遲時間  Once : „從頭到尾‟只顯示一次  Loop :自動循環  Go / Stop :

開始/停止



(4) 圖形設定/ Settings

圖形設定的功能表如右：介紹其中的設定 „Slice‟─材料顯示以一層層顯示,如此可快速

檢視結果。

    

„off ‟ 切層的功能取消,顯示全部 „x ‟ 切層以x的軸向 „y ‟ 切層以y的軸向 „z ‟ 切層以z的軸向 „Auto ‟ 切層方向系統自動判定

„Grid‟─ On/Off網格顯示模式切換。

„Vector display‟─ 向量顯示,更三種模式。



51






  

教材編碼:

„surfaces‟ 內定值。 „colored‟ 內定值。 „black(red)‟ 內定值。



„Velocity/pressure‟─顯示速度場及壓力分布,設定說明如下：



„Velocity‟ „vector‟ 鑄件的切面顯示速度和溫度分佈同樣的

顏色

„color‟ 只更速度場更顏色顯示 „vec+col‟ 除顏色的顯示連同向量也顯示

„Pressure‟ „color‟ 顯示壓力分布場的顏色

„vel+col‟ 從壓力切換到„vel/press‟,除了速度場的

向量之外壓力分布也顯示



！ 為得到最佳顯示效果,請不要包含„inlet‟。

„Background Color‟─切換視窗的背景顏色,更„gray‟;‟black‟;‟white‟三色

„Interpolate‟─將溫度場顏色顯示更平順

 

„off‟ 只更網格點被顯示

„on‟ 除網格點被顯示,中間以內插法得到資料



„Temp/Fractions‟─針對filling or solidification結果提供三種不同模式

的顯示：

 

„temperature‟ 內定值。顯示材料的溫度分布 „frac.liquid‟ 提供液態金屬百分比。根據材料的

„fraction-solid-curve‟計算而來 „frac.solid‟ 提供固態金屬百分比。根據材料的

„fraction-solid-curve‟計算而來





„X-Ray Mode‟─啟動„X-Ray‟模式,針對充填結果更三個選項：





„Filled‟ 只對全充滿的網格體積做顯示,但如果內插模式

打開的話,部分充滿的也會被顯示

52






 

教材編碼:

„On‟

„Off‟ 關閉X光模式



„Nr. Of Windows‟─利用這功能可將後處理視窗再分成4,9,16個視窗,

作用視窗以紅色框表示,被選的視窗以灰色框表示,所以你可以同時顯示並比較結果(curve;results;geometries…)

„Keep ratio‟─ „On‟顯示過程保留源幾何比例; „Off ‟在充滿視窗觀

察時,幾何比例可能變了

„Unit‟─MAGMASOFT 提供三種單位系統：MAGMA / SI / Engilsh

„Display Quality‟─定義顯示效果的功能,顯示品質越低,花費的時間就

越少,但向量顯示就無法作用,共四種顯示品質：

   

„Perfect‟ 原網格設定品質 „Good‟ 效果打8折 „Fair‟ 效果打7折 „Coarse‟ 效果打6折



7.1模組(modules)

MAGMAdisa

專屬DISAMATIC方法的模擬模組。

MAGMAdisa是為DISA公司合作開發的一個模擬工



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MAGMAhpdc



MAGMAiron

MAGMAlpdc

MAGMAspin

教材編碼:

具,可以在不同的鑄造條件設定想要的冷卻和震動時間並描繪這些參數的影響並決定最佳化設計。

壓鑄的模擬模組。

MAGMAhpdc是壓鑄方法的模擬工具,包含下列功能:



定義高低速射出壓力,以時間或體積流率表示。  定義不同過程中的壓力。

灰鑄鐵和球墨鑄鐵的凝固模擬模組。

MAGMAiron是特別為灰鑄鐵和球墨鑄鐵而開發的充填凝固模擬模組。鑄鐵組成會影響包括成核(nucle -ation),液相比例(liquid fraction),凝固行為(solidifi -cation behavior),所以更關鑄鐵合金凝固型態和機械性質的預測可以提供量化的資訊給使用者。

低壓鑄造的模擬模組。

MAGMAlpdc可以廣泛的模擬低壓鑄造過程,包含下列功能:



批次模擬(multiple cycles) 

上下左右側型



模開模閉的時間或溫度參數 

以時間和溫度為函數的冷卻控制 

吹氣冷卻 

塗型劑冷卻

離心式鑄造機的離心力衝擊對成形的影響模擬,包含下列特徵：



幾何建構時的旋轉軸定義 

冷卻及應力邊界定義

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

教材編碼:

對塗形劑與冷卻水的衝擊定義 轉速的定義

鋼鐵鑄造的模擬模組。

MAGMAsteel模組是支援鋼鐵鑄造的生產規劃及方法,包含下列功能:

使用補縮區(feeding zones)和模數(moduli)的觀念預估所需的冒口體積 熔湯的對流效應

熔劑的對流和熱效應對巨大偏析的模擬 熱處理過程對重要相變化的影響模擬 殘留應力的模擬 輪圈鑄造的模擬模組。

MAGMAwheel模組是輪圈鑄造廣泛模擬工具, 頇考慮的主要邊界條件： 模開模閉的時間或溫度參數 以時間或溫度為函數的冷卻控制 吹氣冷卻模擬 塗型劑冷卻模擬



MAGMAsteel











MAGMAwheel









7.2 選項(Options)

Active feeding

冒口的發揮效力。

„active feeding‟ 選項模擬冒口特定點的額外壓力,使你可以正確控制冒口補縮的行為。

MAGMAcoat

使用離型劑的模溫冷卻

模具表面噴離型劑會影響鑄造過程的熱行為,這通常在壓鑄循環與循環之間常發生。

MAGMAdip



舀湯的模溫冷卻

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教材編碼:

鑄造過程循環間更舀湯的動作會導致模溫冷卻 湯斗形狀對金屬液的流動速率

根據湯斗形狀自動計算倒湯速率(pouring rate)這個邊界條件,不頇手動定義如時間,倒湯速率,壓力等 湯斗和柱塞幾何對金屬液的流動速率

根據湯斗和柱塞形狀自動計算倒湯速率(pouring rate),許多的參數像是柱塞動作都會被考慮進去,但邊界條件如時間,倒湯速率,壓力等不頇手動定義

MAGMAladle

MAGMAplug

MAGMAspray

MAGMAtilt

吹氣的冷卻效應

在批次模擬模式循環間的吹氣清砂動作會影響模溫 旋轉式鑄造機的模具傾倒充填

充填狀態模具傾倒動作影響金屬液進入速率及是否平順,MAGMAtilt模擬這個效果。 模具的逃氣效應

MAGMAventing

充填一開始模穴內是充滿空氣的,隨著金屬液進入模穴內空氣必頇被排出以免影響金屬液平順流入。 MAGMAtilt模擬模具的空氣通道和模具材料滲透的效果

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