作者：Carl Reilly

Supervisor: Dr. Mark Jolly

Co Supervisor: Prof Nick Green

The University of Birmingham

使用軟件： FLOW-3D CAST

研究采用的澆注系統模型

從以往的研究中，已經得知在澆注系統控制良好下，鑄件的質量可以進行控制。

Fig1. 不良的澆注過程（X-Ray）

Fig2. 良好的澆注過程（X-Ray）

氧化膜的形成原因

氧化膜缺陷

氧化膜的形成原因

什么是弗勞德數（Froude Number）？

弗勞德數是流體質點加速度產生的作用力，以及重力形成的作用力比值的指標。

Froude Number 可以用來判斷流體卷氣的程度。當 Froude Number > 1.7 時，流體就會卷氣，當 Froude Number 在 4~12 之間時，流體會呈現高度卷氣。

利用 FLOW-3D CAST 的定制化功能，研究采用自行開發的子程序嵌入計算。

FLOW-3D CAST 網格設定

分析后結果判定的重點

FLOW-3D CAST 分析的相關設定條件

Response Surface Chart

結果

運用統計分析的方式

ANOVA (Analysis of Variance)

? Both in-gate and sump height shown to be significant :

• In-gate P-Value : 0.0001
• Sump height P-Value :0.0033

Interactions

• Low level identified

Best Result

• Lowest sump and highest in-gate

Worst Result

• Biggest sump and shortest in-gate

Fig3. 最佳設計 - 125mm Sump (Smallest Sump) and 100mm In-Gate (Largest)

Fig4. 最差設計 - 500mm Sump (Largest) and 25mm In-Gate (Smallest)

結論

1. The design of a castings in-gate is of up most importance.

• Short in-gates increase the persistence of the return wave.

2. The design of a sump is critical to its effectiveness.

• Incorrect designs can be extremely detrimental to casting integrity.

3. Interaction is present between the sump and in-gate

• system must be designed as a whole.

注：自 FLOW-3D V9.3 版之后，Froude Number 可在輸出選項中選擇輸出（不再需要開發子程序）