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FLOW-3Dv11模具热循环训练课程模具热循环在压铸制程中，模具会不断的打开/关闭。模具温度会受到金属充填/金属凝固/顶出接触空气/喷离型剂/合模再次充填，以及模具的冷却管设计，而造成模具温度分布不均的现象。模具热循环分析可用来预测模具的温度分布，以及模具热点发生的位置。设计人员可藉由此结果判断水路的位置是否恰当。使用者可以设定在N次循环后，模具的温度分布值。相关的物理参数压铸过程中，模具会经过1.金属充填&凝固–模具与金属液之间的热传递2.开模–空气与模具之间的热传递3.喷离型剂–离型剂与模具之间的热传递4.合模–空气与模具（覆盖离型剂）之间的热传递5.再度充填…另外，模具还包括水路与模具之间热传递•成型金属：ADC12•成形金属温度：640℃•模具材料：SKD-61(H-13)•模具温度：150℃•一次循环周期包括：案例一（采用模仁分析-考虑水冷）图档准备必须分为两个部分：1.模具图（定模和动模）2.水路图转出STL格式Workspace&SimulationWorkspaceSimulationWorkspace：工作区分类Simulation：单一分析案例项目目录建立的几个重点善用Workspace&Simulation，让分析人员对于资料的放置与检查更加容易FLOW-3D仅支持『英文与数字』的目录名称，在定义Workspace与Simulation时要特别注意如果可以，每次建立Simulation前，先建立Simulation的子目录，把相关的图档放置在Simulation子目录下，再进行项目建立customer_AM12301M12302M12301_Mcustomer_BM14237M14239M14238Metal_AlA223518A223519MA223519Metal_ZnZ33425Z33428Z33426………..………..•左图是以客户名称作为管理，每个客户的分析项目放置在客户名称下。•右图则是以成形材料作为管理，每个成形项目的档案再放置于不同的目录下•FLOW-3D的Workspace&Simulation管理非常弹性，用户可以按照自己的需求进行建立。1.建立模拟案例•与一般分析设定相同，档名必须采用英文或数字。2.模型建立•FLOW-3D的每个分析项目（simulation），都会放置在不同的workspace下。即使分析完成后，只要点选这个simulation，之前所有的分析结果（包含分析过程）都可一次调出。•FLOW-3D可以记录所有分析过的项目（只要资料不被删除）。另外，workspace可以定义为自己熟悉的群组。项目建立后，点选ModelSetup，进行建模设定模型建立步骤如下•导入几何•网格划分•选取物理模型•全局设置•导入金属材质•导入固体材质，设置固体属性•水路设置•流体初始化•数据输出•数值选项2.1.1导入几何（动模和冷却道）•载入STL图档。设置单位换算•案例采用CGS（cmgs）单位，而图单位为mm，因此整体缩小0.1倍•表示模具是固体2.1.2导入几何（定模和冷却道）•载入STL图档，需要新建一个component，以区分动模和定模。设置单位换算•案例采用CGS（cmgs）单位，而图单位为mm，因此整体缩小0.1倍•表示模具是固体2.2建立网格•网格调整时，将包含模仁部分•激活网格菜单•网格单元尺寸•网格计算域范围2.3物理模型重力模型•案例采用CGS（cmgs）单位，重力加速度数值由SI（mkgs）9.8的放大100倍热传递模型•由于输出结果必须考虑模具热传导和热对流影响，因此必续打开『Fullenergyequation』计算。•Implicit隐式解可以加快求解时间凝固模型•此时打开凝固模型，只是考虑液态和固态的金属与模具具有不同的对流换热系数。热循环模型模拟10个周期每个Cycle有五个步骤五步个步骤如下：1.充型+凝固+取件2.模具打开3.喷离型剂6.等待7.模具闭合注意：1.第一个部分必须包含铸件在模具内所有时间，常包括充型+凝固+取件总和。2.因为该模型计算原理是第一个部分计算时金属是在模具里，从第二部分开始，模具内不含金属1.工艺名称2.与模具接触的时间3.与模具的热传递系数4.与模具的接触温度1234•设置模拟停止条件：物理时间=次数*一次循环周期时间=10*20=200秒•给定单位系统：CGS&Celsius2.4.全局设置2.5.导入金属材质•选择相应的材料，并点击加载即可2.6.导入模具材质•选择相应的材料，并点击加载即可设定模具温度及热传递系数液态金属与模具之间的热传递系数固态金属与模具之间的热传递系数模具初始温度•设置稳态时水温和热传递系数•对流换热系数可以利用软件提供的计算器•算出数值为SI，需要换算为CGS制（数值*1000）2.7.水冷设置2.8.流体初始条件激活初始条件菜单•定义初始金属液填满型腔1.利用stl定义初始化金属液2.在global进行单位转换3.设置初始金属液温度以Favor检查模具及水路图2.9.数据输出•一般仅需输出最后一张温度场结果即可。若需输出更多温度变化状况，需设置时间间隔，如以每『1』秒为单位，输出流体温度及模具温度。•为了可以判断模具达到稳态结果，需要在Historydata设置时间间隔2.10.数值选项•给定初始时间步和最小时间步。•软件会根据收敛情况自动调节步长大小•由于执行十个周期，所以图形会类似上图，有十个『波』。•下方为分析过程记录，包含输出分析所需时间3.求解分析4.载入结果和分析结果软件提供两种后处理功能1.软件自带的后处理2.Flowsight后处理4.1软件自带后处理•选择结果，并输出所需数据•软件可以输出文本/曲线/二维/三维模具稳态判据•从曲线判断当第九次周期时，模具温度变化相近，可视为稳态模具温度分布输出3D结果Iso-surface:complementofvolumefractionColorvariable:walltemperature模具剖面温度分布可调整剖面位置根据时间变化输出2D模具温度输出•模具温度稳态时，此处温度过高，为热点的位置1.选择结果文件2.复选selected数据3.选择定模和动模的模温4.2Flowsight后处理•成型金属：ADC12•成形金属温度：630℃•模具材料：SKD-61(H-13)•模具温度：150℃•镶嵌件材质：copper，常温•一次循环周期包括：案例二（采用模仁分析-考虑镶嵌件和分型面）图档准备必须分为两个部分：1.模具图（定模和动模）2.镶嵌件图1.建立模拟案例•与一般分析设定相同，档名必须采用英文或数字。Thermaldiecycle-core2.模型建立项目建立后，点选ModelSetup，进行建模设定（1）2.1.1建立几何（镶嵌件）•新建一个component•表示镶嵌件是固体22.1.2建立几何（动模）•表示模具是固体•需要新建一个component，以区分动模和定模。•需要新建一个模腔，去除材料。2.1.3建立几何（定模）•表示模具是固体•需要新建一个component，以区分动模和定模。3(3)00.1•需要新建一个模腔，去除材料。00.042.2建立网格•网格调整时，将包含模仁部分•激活网格菜单•网格单元尺寸•网格计算域范围2.3物理模型重力模型•案例采用SI（mkgs）单位，重力加速度数值是9.8热传递模型•由于输出结果必须考虑模具热传导和热对流影响，因此必续打开『Fullenergyequation』计算。•Implicit隐式解可以加快求解时间凝固模型•此时打开凝固模型，只是考虑液态和固态的金属与模具具有不同的对流换热系数。热循环模型模拟10个周期每个Cycle有两个步骤两步个步骤如下：1.充型+凝固+取件2.模具打开注意：1.第一个部分必须包含铸件在模具内所有时间，常包括充型+凝固+取件总和。2.因为该模型计算原理是第一个部分计算时金属是在模具里，从第二部分开始，模具内不含金属1.工艺名称2.与模具接触的时间3.与模具的热传递系数4.与模具的接触温度1234•设置模拟停止条件：物理时间=次数*一次循环周期时间=10*50=500秒•给定单位系统：SI&Celsius2.4.全局设置2.5.导入金属材质•选择相应的材料，并点击加载即可2.6.1导入嵌件材质•选择相应的材料，并点击加载即可1.Core选择“copper”设定component1嵌件温度及热传递系数液态金属与嵌件之间的热传递系数固态金属与嵌件之间的热传递系数嵌件初始温度设定component1嵌件类型表示此固体为嵌件2.6.2导入模具材质•选择相应的材料，并点击加载即可1.模具选择“H13”2.选择“2”和“3”设定component2&3模具温度及热传递系数液态金属与模具之间的热传递系数固态金属与模具之间的热传递系数模具初始温度设定component2&3考虑分型面影响表示考虑动模和定模的分型面影响2.7.流体初始条件激活初始条件菜单•定义初始金属液填满型腔1.利用limiter定义初始化金属液2.设置初始金属液温度以Favor检查模具及金属液2.8.数据输出•一般仅需输出最后一张温度场结果即可。若需输出更多温度变化状况，需设置时间间隔，如以每『2.5』秒为单位，输出流体温度及模具温度。•为了可以判断模具达到稳态结果，需要在Historydata设置时间间隔2.9.数值选项•给定初始时间步和最小时间步。•软件会根据收敛情况自动调节步长大小•由于执行十个周期，所以图形会类似上图，有十个『波』。•下方为分析过程记录，包含输出分析所需时间3.求解分析4.载入结果和分析结果软件提供两种后处理功能1.软件自带的后处理2.Flowsight后处理4.1软件自带后处理•选择结果，并输出所需数据•软件可以输出文本/曲线/二维/三维1.选择结果文件2.复选selected数据3.选择定模和动模和嵌件的模温4.2Flowsight后处理Partingline分型面影响Core嵌件•成型金属：ADC12•成形金属温度：670℃•模具材料：H-13•模温：稳态模具温度•模具+初始流体+高低速切换•低速：0.3m/sec•高速：2m/sec•切换时刻：0.12sec案例三（模具热循环–接续充型分析）模具热循环-接续分析•一般充型分析，假设模具温度为等温。由于充型时间非常短，所以模具不等温的影响可以暂时忽略。•如果铸件尺寸较大，充型时间较长时，模具不等温的问题可能会影响到分析结果。因此可以先执行模具热循环计算，再将模具热循环结束时的『模具温度』作为初始条件，执行充型分析以及接续的凝固分析。1.接续分析增加Restart接续分析•充型设定请参考一般充型分析prepin档。2.1全局设置•程序执行的『停止判断』设定为Finishtime1.选择接续的结果2.选择接续时间（模具稳态时刻）3.选择resettimetozero表示从0时刻开始计时4.选择usesolidtemperaturesonly表示仅继承模具的温度场2.2物理模型•关闭黑色区域模型•打开红色区域模型卷气模型•此模型需要填入两个系数-卷气系数和表面张力系数•对于压铸而言，卷气系数建议值=0.05，表面张力系数的数值可以从材料手册查询气泡模型•此模型是考虑背压问题，即型腔内空气压力与体积和排气流率有关•当不用此模型时，充型过程型腔内空气压力被设置均一恒定压力值。•打开气泡模型，计算时间会加长。氧化渣模型热传递模型•由于充型时间较短，与模具接触时间很短，模具传热层很小，因此可以忽略模具内的热传导，你可以使用Non-Uniformcomponenttemperatures，这表示仅接续模具的温度场。•若不想简化处理，考虑模具的热传导，那么需打开『Fullenergyequation』计算。•Implicit隐式解可以加快求解时间粘度模型•充填过程模具内的金属流动通常雷诺数较高(20,000)，因此一般视为紊流流场•在五种模式中，推荐使用RNG紊流模型2.3网格调整2.4边界条件定义进口