Surface Defects and Lost Foam Residue / 표면결함 및 로스트폼 잔류

금속주조에서 액체금속이 주형을 충진할 때 액체표면상의 불순물이 주조품 내부로 접혀 들어가는 것이 가능하다. 이러한 불순물들은 최종 부품의 기계적 취약성을 일으킬 수 있다. FLOW-3D 에 두 관련 모델이 있다: 표면 불순물이 자유 표면에서의 산화물 형성에 의해 발생하는 Free surface defect tracking 모델과 불순물이 금속에 의한 폼의 용융 또는 기화 후에 잔존하는 탄소 잔류물때문인 Lost foam residue 모델. Physics Defect tracking 을 선택 후 전자를 활성화하고 Track free surface defects 를 활성화 시킨다.

Physics Lost foam을 선택하여 Lost foam residue tracking을 활성화하고 Track foam residue를 선택한다.

금속표면이 충진 중에 접히거나 충돌하면 표면의 불순물이 금속 내부에 갇히게 된다.

FLOW-3D 의 표면결함 예측 알고리즘은 산화물 형성을 위한 소스항으로 되어 있으며, 표면적과 노출시간에 비례한다. 로스트폼에서 생성된 결함에서 소스항은 품질이 저하된 폼의 양에 달려있다. 이송 방정식은 결함물의 이동을 금속유동과 함께 추적하는데 이용된다.

자유표면에서의 산화물 생성은 Defect generation rate에 의해 지배된다. 로스트폼 잔류형성은 Residue generation rate에 의해 조절된다. 이 두 변수의 기본값은1.0이다. 실제 생성의 크기는 중요하지 않으며 특히 표면에서의 오염물 생성을 정량화하는 실험 데이터가 없는 상황에서 중요하지 않다. 충진된 몰드 내의 오염물 분포는 결함의 확률적 분포로 설명될 수 있다. 예를 들면 산화 결함물이 국소적으로 최고 값을 가지는 위치는 결함물의 위치일 가능성이 높다.

이 두 모델에서 이송 시 Molecular diffusion coefficient는 생성된 후 결함 또는 잔류물의 분자 확산율  (즉, Brownian-motion에 근거한)을 조절한다. Turbulent diffusion coefficient multiplier는 난류에 의한 확산율을 조절한다: 값 1.0에서는 결함이나 잔류물이 모멘텀과 같은 비율로 확산하며 1.0보다 작은 경우에는 확산이 운동량보다 작다는 것을 뜻한다. 1.0보다 큰 값은 물리적 의미가 없다.

추가적인 결함 추적 변수는 몰드 벽에 부착되거나 빨려 들어 액체 금속유동에 의해서는 이동될 수 없는 로스트폼 잔류를 추적하기 위해 로스트폼 모델에서 사용될 수 있다. 이 정적인 결함들은 Allow residue wicking into mould를 활성화 함으로써 기술된다. 이 결함들은 변수 Residue wicking rate에 의해 정의된 비율로 몰드 벽 가까이 있는 정적인 결함물로 전환된다.

Note:

  • 표면 오염물은 명확한 유체 경계가 존재하는 유동에서만 추적될 수 있다.
  • 현재 모델에서 표면오염물은 주변 몰드 재료를 통해 빠져 나갈 수 없다.
  • 로스트폼과 표면결함 둘 다 Selected데이터 출력 영역에서 Surface defect concentration 신호에 의하여 나타내진다.

See also:

Air Entrainment.