hpdc_de

MAGMASOFT

Version 4.4

MAGMAhpdc Modul

Simulation des DruckgieverfahrensHandbuch

2 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCH

Dieses Handbuch untersttzt die Version MAGMASOFT 4.4. Ohne ausdrckliche schriftlicheGenehmigung der MAGMA GmbH darf dieses Handbuch weder in Teilen noch als Ganzes in ir-gendeiner Form reproduziert werden.

Die in diesem Handbuch beschriebene Software MAGMASOFT unterliegt einem Lizenzvertrag.Die Nutzung von MAGMASOFT ist nur im Rahmen dieses Vertrages gestattet.

MAGMA und MAGMASOFT sowie MAGMAiron, MAGMAdisa, MAGMAlpdc, MAGMAhpdc undgleichartige Bezeichnungen sind Produktbezeichnungen der MAGMA GmbH. Alle anderen in die-sem Handbuch erwhnten Produktnamen knnen Warenzeichen und/oder eingetragene Waren-zeichen des jeweiligen Unternehmens sein.

Die Unterlagen wurden sorgfltig erstellt. Alle Angaben in diesem Handbuch sind ohne Gewhr

und knnen ohne weitere Benachrichtigung gendert werden.

Copyright 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2005

MAGMA GIESSEREITECHNOLOGIE GMBH

KACKERTSTRAE 11

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INHALTSVERZEICHNIS 3

Inhaltsverzeichnis

1 MAGMAhpdc ................................................................................................................... 7

2 Einfhrung ...................................................................................................................... 9

2.1 Das Druckgieverfahren.................................................................................... 9

2.2 Simulation mit MAGMAhpdc ........................................................................... 10

2.3 Fllphase........................................................................................................... 13

2.4 Erstarrung ......................................................................................................... 15

2.5 Vorbereitung der Form .................................................................................... 16

3 MAGMAhpdc anwenden .............................................................................................. 173.1 Druckgumaschinen in der Datenbank.......................................................... 17

3.1.1 Maschinenparameter ............................................................................. 17

3.1.2 Datenstze ............................................................................................. 20

3.2 Geometrie modellieren .................................................................................... 21

3.2.1 Spezielle Materialgruppen...................................................................... 22

3.2.2 Druckgiesystem modellieren................................................................ 23

Vollstndige Modellierung ...................................................................... 23

Reduzierte Modellierung ........................................................................ 25

3.3 Parameter fr Simulation definieren .............................................................. 27

3.3.1 bersicht ................................................................................................ 27

3.3.2 Wrmebergangskoeffizienten definieren / 'heat transfer definitions'.... 28

3.3.3 Schuprofil berechnen / 'HPDC calculator' ............................................ 28

berblick ................................................................................................ 29

Geometriedaten ..................................................................................... 31

Maschinendaten..................................................................................... 34

Giekammerdaten ................................................................................. 36

Prozedaten........................................................................................... 38

Optimieren der Giekurve...................................................................... 40

Schuprofil ............................................................................................. 43


Festlegen des Arbeitspunktes................................................................ 45

Festlegen des Umschaltpunktes ............................................................ 47

Optionen fr das Entlften ..................................................................... 48

3.3.4 Fenster 'cycle definitions' ....................................................................... 50

3.3.5 Fenster 'core open definitions' ............................................................... 53

ffnung ber die Zeit steuern ................................................................ 55

ffnung ber max. Temperatur steuern................................................. 56

ffnung ber lokale Temperatur steuern ............................................... 57

3.3.6 Fenster 'channel definitions'................................................................... 58Khlung ber die Zeit steuern ................................................................ 62

Khlung ber maximale Temperatur steuern......................................... 63

Khlung ber lokale Temperatur steuern............................................... 64

3.3.7 Parameter fr Fllsimulation festlegen................................................... 65

3.3.8 Parameter fr Erstarrungssimulation festlegen...................................... 68

3.3.9 Lokales Nachspeisen / 'local squeezing'................................................ 70

3.4 Druckguspezifische Eintrge im 'protocol listing' ...................................... 72

3.5 Wrmebilanz ..................................................................................................... 72

4 MAGMAspray ................................................................................................................ 75

4.1 Einleitung .......................................................................................................... 75

4.2 Das Fenster 'spray definitions' ....................................................................... 77

4.3 Das Fenster 'spray options'............................................................................. 80

5 MAGMAcoat .................................................................................................................. 83

6 MAGMApressurize........................................................................................................ 87

6.1 Einfhrung ........................................................................................................ 87

6.2 Druck ber festgelegte Kurve definieren ....................................................... 90

6.2.1 Druckreduzierung ber die Zeit steuern................................................. 90

6.2.2 Druckreduzierung ber maximale Temperatur steuern.......................... 91

6.2.3 Druckreduzierung ber lokale Temperatur steuern................................ 92

6.3 Druckverlauf ber freie Kurve definieren....................................................... 93

INHALTSVERZEICHNIS 5

7 Spannungen im Druckgu........................................................................................... 97

7.1 berblick ........................................................................................................... 97

7.2 Simulation ......................................................................................................... 97

7.3 Ergebnisse ........................................................................................................ 98

8 Zusammenfassung der Arbeitsschritte...................................................................... 99

8.1 Projektdefinition ............................................................................................... 99

8.2 Daten fr Druckgumaschinen ....................................................................... 99

8.3 Geometriemodellierung ................................................................................... 99

8.4 Simulationssetup ............................................................................................. 998.5 Spannungen im Druckgu............................................................................. 100

8.6 Zustzliche Informationen............................................................................. 101

9 Abbildungsverzeichnis .............................................................................................. 103

10 Index ............................................................................................................................ 105

KAP. 1: MAGMAHPDC 7

1 MAGMAhpdc

Mit dem Modul MAGMAhpdc knnen Sie das Druckgieverfahren ('high pressure die casting', 'HPDC') simulieren. Alle wesentlichen wrme- und strmungstechnischen Randbedingungen werden bercksichtigt. Zustzlich zu den Funktionen von Standard MAGMASOFT stehen Ihnen folgende Optionen zur Verfgung:

Simulation einer beliebigen Anzahl von Giezyklen. Steuerung aller Khlkanle unabhngig voneinander als Funktion der Zeit, der Temperatur

oder anhand der Temperatur eines simulierten Thermoelements.

Definition der festen und beweglichen Formteile unabhngig voneinander. Sie knnen den

Teilen eine unterschiedliche Funktion und Steuerung zuordnen.

Steuerung des Beginns der Formffnung alternativ als Funktion der Zeit, der Temperatur oder eines Thermoelementes.

Simulation des Khleffektes beim Auftragen eines Trennmittels auf die Form Simulation des Khleffektes beim Sprhen und Ausblasen der Form Definition des Zeitpunktes des Formschlieens als Funktion der Zeit oder der Temperatur. Definition der Fllbedingungen ber den Druck in der Fllkammer oder am Anschnitt sowie

ber die Zeit oder den Volumenstrom unter Bercksichtigung der speziellen Bedingungen des Druckgieverfahrens.

Definition von unterschiedlichen Drcken fr die einzelnen Prozeschritte. Berechnung der Formfllung mit speziellen RandbedingungenDieses Handbuch beschreibt die Benutzung von MAGMAhpdc. Die Beschreibung der grundle-genden Funktionen von MAGMASOFT finden Sie im MAGMASOFT Handbuch.

KAP. 2: EINFHRUNG 9

2 Einfhrung

2.1 Das DruckgieverfahrenBild 2-1: Prinzip einer Druckgumaschine

Bild 2-1 zeigt die Prinzipzeichnung einer Druckgumaschine. Die Schmelze strmt durch die Gieffnung in die Giekammer. In der ersten Phase pret der Kolben die Schmelze in der Gie-kammer zusammen, so da die Kammer in ihrem gesamten Querschnitt sowie der Gielauf ge-fllt sind. In der zweiten Phase wird der Kolben beschleunigt und pret die Schmelze in die Form.


2.2 Simulation mit MAGMAhpdc

Der typische Ablauf einer Simulation des HPDC-Prozesses mit MAGMAhpdc besteht aus der Si-mulation der folgenden Schritte: Fllphase, anschlieende Erstarrung, Entnahme des Guteils und Vorbereitung der Form. Die Berechnung der Fllphase ist optional, Sie mssen sie daher nicht bei jedem Simulationszyklus durchfhren. Bild 2-2 zeigt den grundstzlichen zeitlichen Ab-lauf einer Simulation mit MAGMAhpdc.Bild 2-2: Zeitlicher Verlauf der Simulation mit MAGMAhpdc

KAP. 2: EINFHRUNG 11

Fllphase Die Simulation der Formfllung beginnt mit der ersten Bewegung des Kolbens (1. Schuphase). Die Fllphase wird genauer in Kap. 2.3, Seite 13 beschrieben.

Erstarrung Die Erstarrungssimulation beginnt, wenn die Form mit Schmelze gefllt ist. Die Simulation erfolgt analog zu MAGMASOFT Stan-dard. (Beachten Sie, da die Erstarrungszeit bei Druckguma-schinen mit Beginn des Umschaltens von Phase I auf Phase II gezhlt wird.)

Entnahme des Guteils Dieser Abschnitt des Simulationszyklus beginnt, sobald sich die ersten Oberflchen von Guteil und Form trennen. Er endet, Die Voraussetzung fr eine realittsnahe Simulation des Druckgieprozesses ist ein genaues Verstndnis dafr, welche Prozedaten wie bei der Simulation verwendet werden mssen. Hier bestehen zwischen dem Sprachgebrauch in der gietechnischen Praxis und der Simulation Un-terschiede, die leicht zu Fehlern fhren knnen.

Die folgende bersicht (Bild 2-3) veranschaulicht, wie die Prozezeiten mit den Simulationspara-metern zusammenhngen. Sie ist eine Erweiterung von Bild 2-2. Am linken Rand finden Sie einen Zeitstrahl, an dem die fr den Druckguzyklus charakteristischen Zeitpunkte eingetragen sind. Diese Zeiten werden durch Messungen in der Gieerei bestimmt. Daneben finden sich die Zeit-spannen, die bei der Definition einer Druckgusimulation angegeben werden mssen. Welche Er-gebnisdateien sinnvoll sind, steht im rechten Bereich.

wenn das letzte Teil der Form entfernt wird.Vorbereitung der Form Die Phase "Vorbereitung der Form" beginnt, wenn das Guteil

ausgeworfen wurde. In diesem Zeitraum knnen Sie ein Trenn-mittel auf die Form aufbringen und/oder die Form ausblasen. Die-se Phase endet, wenn die Druckguform geschlossen wurde und sowohl die Wartezeit ('wait time') als auch die Zeit bis zum Be-ginn der Fllphase ('lead time') verstrichen sind. Die Wartezeit ('wait time') kann am Ende eines jeden Zyklus individuell zuge-schlagen werden. Auf diese Weise knnen z.B. Formpflegezei-ten bercksichtigt werden, die nicht bei jedem Zyklus anfallen.

12 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 2-3: Zusammenhnge zwischen realen Prozezeiten und Simulationsparametern

KAP. 2: EINFHRUNG 13

Fr die Auswertung einer Simulation sind neben den Fll- und Erstarrungsergebnissen die Pro-zeschritte interessant, bei denen sich die Umgebungsbedingungen der Formteile signifikant n-dern. Oft werden diese auch als die charakteristischen Prozezeiten bezeichnet. Es handelt sich dabei um:

Beginn der Formffnung Beginn des Schieberziehens Beginn des Auswerfens Beginn und Ende der jeweiligen Sprh- und Blassequenzen Zeitpunkt des Kontaktes der Formhlften beim Zufahren des Werkzeugs (Form zu)2.3 Fllphase

Die Fllphase lt sich, wie aus Bild 2-4 ersichtlich, weiter in vier einzelne Zeitabschnitte untertei-len:

Bild 2-4: Fllphase des Druckgieverfahrens


Giekammerverweilzeit(dwell time shot chamber)

MAGMAhpdc geht davon aus, da das Befllen der Giekammer mit Schmelze keine Zeit in Anspruch nimmt. Die Giekammer-verweilzeit ist der Zeitraum zwischen der Befllung der Giekam-mer und dem Beginn der langsamen 1. Giephase.Die Abkhlung der Schmelze whrend der Stehzeit wird in MAG-MAhpdc nicht bercksichtigt. Deshalb mssen Sie der Simulation die Temperatur, die die Schmelze in der Kammer bei der Schu-auslsung besitzt, zugrunde legen.

Langsame Schuphase(1. Schuphase)

Idealerweise wird die Geschwindigkeit whrend der 1. Giepha-se so eingestellt, da keine berschlagende Welle entsteht, um Mit MAGMAhpdc knnen Sie den sogenannten Schuverlauf im Druckgukalkulator ('High Pres-sure Die Casting Calculator') berechnen. Die Berechnung basiert auf den Geometriedaten und auf Parametern, die Sie als Anwender definieren.

Die verschiedenen Fllphasen zeigt Bild 2-5. Die durchgezogenen Linien kennzeichen einen nicht beschleunigten Schuverlauf, die gestrichelten Linien einen beschleunigten Schuverlauf ("pa-rashot"). Er resultiert aus einer Beschleunigung des Kolbens whrend der langsamen Schupha-se. Beim nicht beschleunigten Schuverlauf ist die Kolbengeschwindigkeit in der langsamen Schuphase konstant. Beide Mglichkeiten knnen Sie mit MAGMAhpdc simulieren.

Lufteinschlsse in der Schmelze zu verhindern. Der Kolben be-wegt sich deshalb langsam vorwrts, bis die Giekammer zu 100% gefllt ist.

Beschleunigung des Kolbens Zu Beginn des Fllens von Gielauf und Anschnitt endet die er-ste Giephase und der Kolben wird auf die Geschwindigkeit der 2. Giephase beschleunigt.

Fllung des Formhohlraums Der Kolben erreicht die hchste Geschwindigkeit der 2. Giepha-se, wenn die Schmelze in die Form einfliet, d.h. berall am An-schnitt steht (theoretischer Ansatz). Durch die hohe Geschwindigkeit der Schmelze werden auch Bereiche des Gu-teils mit geringen Wandstrken vollstndig gefllt.

KAP. 2: EINFHRUNG 15Bild 2-5: Kolbenposition und -geschwindigkeit als Funktion der Zeit

2.4 Erstarrung

Die Erstarrungssimulation entspricht vollstndig MAGMASOFT Standard. Die Temperaturvertei-lung am Ende der Fllphase wird automatisch von der Erstarrungssimulation bernommen. Die verschiedenen Zeitpunkte und -intervalle fr Ergebnisausgaben legen Sie in mehreren Fenstern fest, die in Kap. 3.3.1, Seite 27 erlutert werden. Achten Sie darauf, auf welchen Zeitpunkt (auf den Beginn des Zyklus, auf das Ende der Fllphase oder auf das Ende der Entnahme des Gu-teils) sich die einzelnen Zeitangaben beziehen.


Beachten Sie auch, da die Erstarrungszeit bei Druckgumaschinen mit Beginn des Umschaltens von Phase I auf Phase II gezhlt wird.

2.5 Vorbereitung der Form

Nach der Entnahme des Guteils knnen Sie die Form durch Sprhen oder Auftrag eines Trenn-mittels fr den nchsten Giezyklus vorbereiten. Informationen hierzu finden Sie in Kap. 4, Seite 75 und Kap. 5, Seite 83.

KAP. 3: MAGMAHPDC ANWENDEN 17

3 MAGMAhpdc anwenden

Beim Anlegen eines neuen Projekts oder einer neuen Projektversion mit 'create project' oder 'create version' mssen Sie in der Liste unter 'Project Mode' den Eintrag 'High Pressure Die Ca-sting' whlen.

3.1 Druckgumaschinen in der Datenbank

3.1.1 MaschinenparameterDie Datenstze des Typs 'HPDC-Machine' dienen dazu, Parameter von Druckgumaschinen zu verwalten. Fr jeden Maschinentyp knnen Sie einen eigenen Datensatz definieren. In der Daten-bank sind Datenstze fr gngige Maschinen verschiedener Hersteller abgelegt. Die dort einge-tragenen Daten knnen nur als Richtwerte angesehen werden, da die Maschinen in der Regel modifiziert ausgeliefert werden. Beachten Sie hierzu bitte auch Kap. 3.1.2, Seite 20.

Bild 3-1 zeigt, welche Parameter in der Datenbank definiert sein mssen, damit die Druckguma-schinen fr die Simulation mit MAGMAhpdc genutzt werden knnen.


database Men 'Database' Datenbank whlen Men 'Dataset' 'HPDC - Machine' wh-

len 'Edit' Men 'Edit' 'Machine Parameters'Die einzelnen Eintrge haben folgende Bedeutung:

Bild 3-1: Definieren von Maschinenparametern

'Machine type' Maschinentyp und -bezeichnung'Max length of shot chamber' Maximale Giekammerlnge (in mm)


'Min. piston diameter' Minimaler Giekolbendurchmesser (in mm)'Max piston diameter' Maximaler Giekolbendurchmesser (in mm)'Max. piston speed' Maximale Kolbengeschwindigkeit ohne Metallschmelze im Leer-

schu fr Maschinenleistungsschaubild (in m/s)'Max. piston acceleration' Maximale Kolbenbeschleunigung (in m/s2). Sie sollten die Be-

schleunigungswerte unbedingt den in Ihrem Haus vorliegenden Bedingungen anpassen. Sie knnen den Parameter 'Max. piston acceleration' wie folgt anhand von Mereihen aufgezeichneter Giekurven ermitteln:

Gleichung 3-1 v-------= = Maximale Kolbenbeschleunigung = Geschwindigkeitsdifferenz Phase 2 bis Phase 1 = Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt "Ende der Beschleu-

nigung" (Phase 2) minus dem Zeitpunkt "Beginn der Beschleuni-gung" (Phase 1)

'Locking force' Nominale Schliekraft (in kN)'Distance between tie bars' Sulenabstand (in mm)

'Input of hydraulic parameters' 'yes' Eingabe der hydraulischen Parameter ist akti-viert (siehe die drei folgenden Eintrge).

'no' Eingabe der hydraulischen Parameter ist deakti-viert.

'Max. injection (hydraulic) pressure' Maximaler Giedruck (Kolbenspeicher) (in bar)'Diameter of hydraulic cylinder' Durchmesser des Hydraulikzylinders (in mm)'Calculate injection force' Wenn Sie diese Schaltflche aktivieren, berechnet MAG-

MAhpdc die dynamische Giekraft und den maximalen Nachdruck aus den hydraulischen Parametern (s.a. die beiden folgenden Eintrge). Die Berechnung kann nur er-folgen, wenn Sie unter 'Input of hydraulic parameters' die Schaltflche 'yes' aktiviert haben.

'Max. dynamic injection force' Maximale dynamische Giekraft (in kN)

tvt


3.1.2 Datenstze

Die im folgenden aufgefhrten Datenstze fr Druckgumaschinen sind in der 'MAGMA' Daten-bank enthalten. Beachten Sie bitte folgendes:

Sie sollten eine Demomaschine whlen, wenn Sie eigene Datenstze erstellen wollen. Die Daten in der 'MAGMA' Datenbank knnen nicht sofort genutzt werden, sondern mssen

'Max. multi injection force' bersetzungsverhltnis multipliziert mit dieser Giekraft (in kN)(= maximaler Nachdruck)in mindestens eine der Datenbanken 'User', 'Global' oder 'Project' importiert und ggf. korrigiert werden. Die Funktion 'Ready to use' ist bei allen Datenstzen in der 'MAGMA' Datenbank de-aktiviert.

Sie knnen spezielle benutzerspezifische nderungen an den Druckgumaschinen vorneh-men. Achten Sie in diesem Fall jedoch darauf, da die Daten genau mit den jeweiligen Ma-schinenparametern bereinstimmen.

Die Datenstze fr die Druckgumaschinen aus Release 3.x sind nicht kompatibel zu den Re-lease-4.4-Datenstzen. Achten Sie darauf, die Datenstze entsprechend zu berarbeiten, bzw. zu ergnzen.

Demo-Druckgumaschinen:Demo_100 Demo_250 Demo_4000Demo_1000 Demo_3000 Demo_700Demo_1500 Demo_400Mller-Weingarten-Druckgumaschinen:GDK1000 GDK2500 GDK520GDK1200 GDK2800 GDK630GDK1350 GDK320 GDK750GDK1600 GDK3500 GDK850GDK2000 GDK400GDK2200 GDK4100Bhler-Druckgumaschinen:SC_D105 SC_F105 SC_N105


SC_D105L SC_F105L SC_N105LSC_D140 SC_F140 SC_N140SC_D140L SC_F140L SC_N140LSC_D180 SC_F180 SC_N180SC_D180L SC_F180L SC_N180LSC_D220 SC_F220 SC_N220SC_D220L SC_F220L SC_N220LSC_D26 SC_F26 SC_N26SC_D270 SC_F270 SC_N270SC_D270L SC_F270L SC_N270L3.2 Geometrie modellieren

Fr die Modellierung der Geometrie stehen Ihnen alle Funktionen aus MAGMASOFT Standard zur Verfgung. Nhere Informationen finden Sie im MAGMASOFT Handbuch.

SC_D320 SC_F320 SC_N320SC_D320L SC_F320L SC_N320LSC_D34 SC_F34 SC_N34SC_D42 SC_F42 SC_N42SC_D53 SC_F53 SC_N53SC_D66 SC_F66 SC_N66SC_D84 SC_F84 SC_N84SC_D84L SC_F84L SC_N84LItalpresse-Druckgumaschinen:IP1100_SC IP2700_SC IP4100_SCIP1350_SC IP300_SC IP550_SCIP1650_SC IP3300_SC IP750_SCIP200_SC IP3700_SC IP900_SCIP2150_SC IP400_SC


3.2.1 Spezielle Materialgruppen

MAGMAhpdc stellt Ihnen zustzliche Materialgruppen fr die Beschreibung der Systemelemente eines Druckgieverfahrens zur Verfgung. Die in Klammern gesetzten Bezeichnungen werden in-nerhalb der Oberflche der Geometriemodellierung verwendet:

Nr. Materialgruppe

21 Seitenschieber (Side Core / 'SIDEC')

22 Bewegliche Formhlfte (Ejector Die / 'EJECTOR')

23 Feste Formhlfte (Cover Die / 'COVER')Der Giekolben wird mit Hilfe der Materialgruppe 23 modelliert. Der Kolbendurchmesser wird fr die Prozedefinition aus dem Durchmesser des Prerests ('Biscuit') abgeleitet. Daher sollten Sie den Prerest als Zylinder definieren (SET CYL x1 y1 z1 x2 y2 z2 R1 R2). Mageblich ist jeweils der fr den ersten Punkt definierte Durchmesser.

Alle Formteile mit Ausnahme der festen Formhlfte sind beweglich. Im allgemeinen fhrt zuerst die bewegliche Formhlfte gemeinsam mit dem Guteil und den Seitenschiebern auf, daraufhin werden die Seitenschieber zurckgefahren, und schlielich wird das Guteil ausgeworfen. Die Definitionen fr das ffnen der Form finden Sie in Kap. 3.3.5, Seite 53.

Wenn Sie lokales Nachspeisen mit der Funktion 'local squeezing' simulieren wollen, stehen Ihnen die Materialgruppen 32 und 33 zur Verfgung. Sie knnen mehrere Squeezesysteme konstruie-ren, wobei immer eindeutige separate MAT IDs vergeben werden mssen. Ein Squeezereservoir und ein Squeezestempel bilden immer zusammen ein Squeezesystem, wobei die Kontaktflche die Nachspeisungsrichtung bestimmt. Sie mssen also immer beide Materialgruppen definie-ren! Achten Sie auch auf korrekte und konsistente Verwendung der MAT IDs, da die sptere Ak-tivierung der Squeezereservoirs im Simulationssetup ber die MAT IDs erfolgt. Nheres dazu finden Sie in Kap. 3.3.9, Seite 70.

25 Prerest (ohne Inlet) ('BISCUIT')

32 Squeezestempel ('STAMP')

33 Squeezereservoir ('RESVR')


3.2.2 Druckgiesystem modellieren

Vollstndige Modellierung

Bei der Modellierung der Geometrie von Guteil, Gielauf und Anschnitt mssen Sie die Materi-algruppen entsprechend ihrer Funktion im Druckgieverfahren definieren. Bei der vollstndigen Modellierung wird von einer Anordnung entsprechend Bild 3-2 ausgegangen, d.h. Prerest und Lauf sind in dem Modell integriert. Die vollstndige Modellierung ist anschaulich und gibt den Ab-gu so wieder, wie er aus der Maschine kommt. Das Modell erfordert jedoch lngere Rechenzei-ten als die reduzierte Modellierung ( Seite 25). Sie knnen die folgenden Materialgruppen verwenden (die Namen in Klammern beziehen sich auf Bild 3-2):

Inlet (In)

Prerest (S) Angusystem (G) Anschnitt (Ig) Guteil (C)Beachten Sie folgendes:

Sie mssen die berlufe und das Guteil bei der Geometriemodellierung der Materialgruppe 1 ('Cast Alloy') zuordnen. Wenn Sie diese Elemente der Materialgruppe 'Gating' oder 'Ingate' zuordnen, liefert die Berechnung des Schuverlaufs falsche Ergebnisse.

Das Gesamtvolumen der Materialgruppen 'Inlet' und 'Biscuit' (modellierter Prerest) sollte fr den aktuellen Gieproze mit dem Volumen des Prerestes bereinstimmen. Dies stellt si-cher, da der Temperaturverlauf im Bereich des Prerestes korrekt bestimmt wird. Ist das modellierte Gesamtvolumen der Materialgruppen 'Inlet' und 'Biscuit' grer als das Volumen der Giekammer am Ende der langsamen Schuphase (d.h. die Giekammer ist zu 100% gefllt), startet die Fllsimulation nicht.

Bei der Vernetzung von 'Inlet' und 'Biscuit' sollten in Lngsrichtung im 'Inlet' mindestens zwei Schichten und im 'Biscuit' mindestens drei Vernetzungsschichten vorhanden sein. Dies stellt sicher, da die Fllsimulation einwandfrei durchgefhrt wird.


Die generelle Verwendung der Materialgruppen zeigen Bild 3-3 und Bild 3-4. Im Normalfall wer-den Sie die Materialgruppen wie in Bild 3-3, d.h. unter Bercksichtigung des Prerestes, verwen-den.

! Wenn Sie den Druckgukalkulator zur Bestimmung einer Giekurve nutzen, mu das Volumen der Materialgruppe 'Biscuit', also des gesamten Prerestes, dem Volumen des Prerestes abzglich dem Volumen 'Inlet' entsprechen (Bild 3-2):Bild 3-2: Anordnung der Materialgruppen

KAP. 3: MAGMAHPDC ANWENDEN 25Bild 3-3: Schuverlauf und Werkstoffgruppen bei vollstndiger Modellierung

Reduzierte Modellierung

Die reduzierte Modellierung des Druckgiesystems entsprechend Bild 3-4 knnen Sie verwen-den, wenn Sie nur Ausschnitte des Systems betrachten wollen oder die vollstndige Modellierung die Rechenkapazitt bersteigen wrde. Beachten Sie, da MAGMAhpdc bei der Berechnung von Gieparametern bzw. dem Startpunkt der Simulation immer von einem vollstndigen Modell ausgeht ( Seite 23), das dem Abgu entspricht, wie er aus der Maschine kommt.


Bei der reduzierten Modellierung knnen Sie z.B. Teile des Zulaufes oder ein aufwendiges Vaku-umsystem weglassen. Auch knnen Sie z.B. bei Fllstudien zu verschiedenen Anschnittsystemen den Rest des Guteils weglassen, wenn nur die frhe Fllphase von Interesse ist.

! Bei Verwendung der reduzierten Modellierung kann MAGMASOFT die Gewichte und Volumina der beteiligten Materialgruppen nicht mehr korrekt aus der Geometriemodel-lierung ableiten. In diesem Fall mssen Sie die Werte entsprechend korrigieren. Im Druckgukalkulator steht Ihnen hierfr das Feld 'shot weight' zur Verfgung. Die korrek-ten Werte knnen Sie in den Feldern 'biscuit', 'runners' und 'cavity + overflows' definie-ren.Bild 3-4: Schuverlauf und Werkstoffgruppen bei reduzierter Modellierung


3.3 Parameter fr Simulation definieren

3.3.1 bersicht

Gehen Sie wie folgt vor, um nach Geometriemodellierung und Vernetzung die Parameter fr die Simulation zu definieren:

ffnen Sie das Men 'simulation'. Das Fenster 'high pressure die casting' erscheint. Whlen Sie die durchzufhrende Simulati-

onsart.

Das Fenster 'material definitions' erscheint. Dieses Fenster entspricht MAGMASOFT Stan-

dard. Beachten Sie, da Sie in MAGMAhpdc drei zustzliche Materialgruppen definieren mssen ( Kap. 3.2.1, Seite 22).

Das Fenster 'heat transfer definitions' erscheint. Geben Sie die Wrmebergnge zwischen den Materialgruppen des Giesystems wie in MAGMASOFT Standard an ( Kap. 3.3.2, Seite 28).

Das Fenster 'high pressure die casting' erscheint. Ausgehend von diesem Fenster knnen Sie eine Giekurve fr die Fllung der Form berechnen ( Kap. 3.3.3, Seite 28) Beachten Sie, da Sie dieses Fenster mit der Funktion 'skip' bei erneuter Definition berspringen knnen.

Das Fenster 'cycle definitions' erscheint. Definieren Sie die Anzahl Zyklen, die Sie simulieren wollen und ob die Fllung der Form berechnet werden soll ( Kap. 3.3.4, Seite 50).

Das Fenster 'core open definitions' erscheint, in dem Sie das ffnen der Form bzw. Schieber nach dem Abgu definieren ( Kap. 3.3.5, Seite 53).

Das Fenster 'channel definitions' erscheint. Falls Sie Khlkanle modelliert haben, definieren Sie an dieser Stelle deren Steuerung ( Kap. 3.3.6, Seite 58).

Das Fenster 'options' erscheint, in dem Sie die Simulation des Auftragens eines Trennmittels auf die Form sowie eine druckuntersttzte Erstarrung definieren knnen. Diese Mglichkeiten werden in Kap. 5, Seite 83 und Kap. 6, Seite 87 erlutert.

Das Fenster 'filling definitions' erscheint, in dem Sie die Parameter fr die Formfllung festle-gen ( Kap. 3.3.7, Seite 65).

Das Fenster 'solidification definitions' erscheint, in dem Sie die Parameter fr die Erstarrungs-simulation festlegen ( Kap. 3.3.8, Seite 68, beachten Sie auch die dortigen Angaben zur


Nachspeisung). Hier knnen Sie auch die Simulation eines Sprhvorgangs definieren ( Kap. 4, Seite 75) sowie die Einstellungen fr lokales Nachspeisen festlegen ( Kap. 3.3.9, Seite 70).

Das Fenster 'online job simulation control' erscheint. Starten und steuern Sie die Rechnung wie gewohnt von diesem Fenster aus.

3.3.2 Wrmebergangskoeffizienten definieren / 'heat transfer definitions'

Nach den Materialdefinitionen definieren Sie die Wrmebergangskoeffizienten im Fenster 'heat transfer definitions' wie aus MAGMASOFT gewohnt.In der 'MAGMA' Datenbank steht Ihnen ein konstanter Wrmebergangskoeffizient namens 'MERGEMATERIALS' zur Verfgung. Mit diesem knnen Sie einen idealen Wrmebergang zwi-schen zwei Volumen festlegen, die dieselbe Materialgruppe, aber unterschiedliche MAT IDs ha-ben. Dies ist bei Materialien sinnvoll, die in der Realitt nicht physikalisch getrennt werden (daher ist 'MERGEMATERIALS' sehr hoch), fr die Sie aber unterschiedliche Randbedingungen simulie-ren wollen. Beispiel: Materialien, die beim ffnen der Form gesprht oder mit einer Schlichte ver-sehen werden. Wenn Sie spter die Funktion 'core open definitions' zum ffnen der Formteile nutzen ( Kap. 3.3.5, Seite 53), achten Sie darauf, fr die zusammenhngenden Geometrie-elemente, fr die Sie 'MERGEMATERIALS' nutzen, die gleichen Definitionen vorzunehmen.

3.3.3 Schuprofil berechnen / 'HPDC calculator'

Ausgehend von diesem Fenster knnen Sie die Giekurve fr die Fllung der Form berechnen:

Bild 3-5: Optionen beim Start des Druckgukalkulators


Sie haben folgende Mglichkeiten:

'ok' MAGMASOFT schlgt eine Giekurve (Randbedingung fr die Fllsi-mulation) basierend auf den von MAGMAhpdc ermittelten Daten und der Vorgabe einer Druckgiemaschine, deren maschinenspezifische Daten bercksichtigt werden, vor. Die vom Programm vorgeschlagene Giekurve knnen Sie modifizieren.Nhere Informationen finden Sie in den folgenden Unterkapiteln.

'skip' Es wird keine neue Giekurve ermittelt. Eine in dieser Projektversion bereits definierte Giekurve bleibt erhalten. Dies ist z.B. von Vorteil, wenn Sie eine Fllsimulation mit 'restart' neu starten wollen.Nhere Informationen hierzu finden Sie in Kap. 3.3.7, Seite 65.Wenn Sie mit 'ok' besttigen, erscheinen die im folgenden beschriebenen Fenster. Hier definieren Sie die Parameter, die fr den Druckgieproze bentigt werden. Die Parameter werden verwen-det, um den Schuverlauf zu berechnen, d.h. den Verlauf des gefrderten Metallvolumens in Ab-hngigkeit von der Zeit.

berblick

Navigation durch die Fenster

Im unteren Teil jedes Hauptfensters des Druckgukalkulators befinden sich folgende Schaltfl-chen:

'cancel' Mit 'cancel' brechen Sie die gesamte Eingabe der Simulationsparame-ter ab und kehren zur Hauptoberflche von MAGMASOFT zurck.

'cancel' 'cancel' bricht die Eingabe der Parameter ab und fhrt Sie zurck in das Startfenster des Druckgukalkulatores, 'high pressure die casting'.

'' 'next>' fhrt Sie in das jeweils nchste Fenster. Diese Schaltflche ist im letzten Fenster deaktiviert.Mit den Schaltflchen '' knnen Sie also nach Belieben zwischen allen Hauptfenstern des Druckgukalkulators wechseln.

'ok' Mit 'ok' beenden Sie die Definition der Parameter (ein vollstndiges Durchlaufen der Eingabedialoge vorausgesetzt) und gelangen in das Fenster 'cycle definitions'.


Datenfelder

Die Datenfelder der Hauptfenster sind in zwei Spalten geordnet. Die Felder der ersten (linken) Spalte sind wei unterlegt und nicht editierbar, also reine Anzeigefelder. Hier finden Sie die Da-ten, die MAGMAhpdc aus der Geometriemodellierung und der Vernetzung bernimmt. Falls sich dabei Werte ergeben, die auerhalb sinnvoller Bereiche, bzw. theoretischer Erkenntnisse liegen, frbt sich das Datenfeld rot.

In der zweiten (rechten) Spalte finden Sie hellgrau unterlegte Felder. Hier knnen Sie als Anwen-der die vom Programm vorgegebenen Daten modifizieren. Auch sind die entsprechenden Einhei-ten der einzugebenden Werte aufgefhrt. Standardmig erscheinen hier die Werte aus der ersten Spalte; dort wo fr beide Spalten Felder existieren, sind die Werte also identisch. Gehen Sie wie folgt vor, wenn Sie Eingabefelder editieren mchten: Fhren Sie den Mauszeiger in das Feld, das Sie editieren mchten, und drcken Sie die linke Maustaste. Das so fr die Eingabe aktivierte Feld frbt sich blau. Alternativ knnen Sie auch mit der TAB-Taste zwischen den Feldern wechseln.

Geben Sie den gewnschten Wert ein und drcken Sie die Eingabetaste. Daraufhin wird der alte Wert durch den neuen ersetzt.

Mit einem Mausklick auf die pfeilfrmigen Schaltflchen neben den Eingabefeldern knnen Sie eine Liste aufrufen, mit der verschiedene vom Anwender definierte Werte fr die entspre-chende Funktion gespeichert und erneut aufgerufen werden knnen (Historie). Mit einem er-neuten Mausklick auf den gewnschten Wert bernehmen Sie diesen in das Feld. Gleichzeitig schliet sich die Liste wieder. Dies funktioniert jedoch nur innerhalb einer Kalku-lator-Sitzung. Wenn Sie den Kalkulator verlassen und neu aufrufen oder innerhalb des Kalku-lators mit '


Das Editieren der Eingabefelder ist optional; die Felder knnen, mssen aber nicht editiert wer-den. Falls Sie Werte eingeben, die sich auerhalb der in der Datenbank abgelegten Grenzwerte befinden, frbt sich das Datenfeld gelb.

An einigen Stellen befinden sich auch in der zweiten Spalte weie, also Anzeigefelder, z.B. in Bild 3-6. In diesen werden Werte, die sich aus Werten von Eingabefeldern ergeben, berechnet. Wenn Sie Werte in Eingabefeldern ndern, ndern sich diese Anzeigefelder automatisch entsprechend.

Geometriedaten

! In diesem Fall werden die Berechnungen nicht ausgefhrt oder aktualisiert!Bild 3-6: Definieren der Geometriedaten

Volumina:'biscuit' Volumen des Prerestes

Der Prerest ist das Schmelzevolumen, das nach Abschlu der Kol-benbewegung (Kolbenendstellung) in der Giekammer verbleibt und dort erstarrt.


Dieser Prerest setzt sich bei der Modellierung zusammen aus den Vo-lumen mit der Materialgruppe 'Biscuit' und der Materialgruppe 'Inlet'. Das Volumen wird aus den Daten der Geometriemodellierung berech-net.

'runners' Volumen des ZulaufsystemsDas Volumen des Zulaufsystems ist die Summe der Volumen mit der Materialgruppe 'Gating' und der Materialgruppe 'Ingate'. Grundlage der Berechnung sind die Daten der Geometriemodellierung.Bitte beachten Sie, da MAGMAhpdc den Prerest (Siehe Feldbe-schreibung 'biscuit') nicht zum Zulaufsystem rechnet.

'cavity+overflows' Volumen des Guteils und der berlufe

Dieses Feld zeigt die Summe der Volumen, die der Materialgruppe 'Cast Alloy' (1) zugewiesen sind. Dies sind die Volumen des Guteils zzgl. der Volumen, die die berlufe darstellen. Grundlage der Berech-nung sind die Werte der Geometriemodellierung.

'molten metal ladled' Gesamtvolumen an SchmelzeSumme der Metallvolumen, die fr den Gieproze bentigt werden (= Summe der Werte aus den Feldern 'biscuit', 'runners' und 'cavity + over-flows').Beachten Sie, da das Volumen ggf. zu korrigieren ist, falls das redu-zierte Modell (Bild 3-4) fr die Modellierung verwendet wurde.

'ingate area' Querschnittsflche des AnschnittsDiese Querschnittsflche wird ausgehend von den Daten der Geome-triemodellierung berechnet.Beachten Sie, da es je nach rumlicher Lage des Anschnittquer-schnitts zu Ungenauigkeiten bei der Berechnung der Querschnittsfl-che aus den Geometriedaten kommen kann. Liegt der Anschnittquerschnitt parallel zum Koordinatensystem, so wird die Fl-che korrekt berechnet. Dies setzt allerdings zustzlich voraus, da der Anschnitt durch das Guteil exakt am bergang zum Teil abgeschnit-ten wird. Abweichungen von dieser Lage knnen zu Ungenauigkeiten fhren. Vorsicht ist insbesondere auch bei berlappenden Querschnit-ten geboten.


Da der Anschnittquerschnitt eine entscheidende Eingangsgre fr die Berechnung der Giekurve bzw. Orientierungsgre fr den Gieer darstellt, ist der Wert grundstzlich zu prfen und ggf. durch den tat-schlichen Wert zu ersetzen.

'projected area' SprengflcheProjizierte Abguflche in der Formteilungsebene. In der Liste neben dem Eingabefeld enthalten sind auch die projizierten Flchen der rest-lichen Hauptebenen. Standardmig ist die Sprengflche in Richtung des Inlets aktiv. Die Sprengflchen fr eventuelle Schieber werden nicht bercksichtigt und mssen manuell korrigiert werden (s.a. die Er-klrungen zu Bild 3-7).! Eine praxisgerechte Giekurve knnen Sie nur dann ermitteln, wenn Sie die Volumina in der oben beschriebenen Weise modellieren.Im Fall einer reduzierten Modells ( Seite 25) mssen Sie die Volumina wie oben so korrigieren, da sie den Volumina des kompletten Abgusses entsprechen.

'characteristic wall thick-ness'

Charakteristische Wandstrke des Guteils

Dieser Wert wird nicht den Daten der Geometriemodellierung entnom-men. Sie als Anwender mssen ihn hier definieren.

'quality' QualittsanforderungWhlen Sie Standard ('standard'), Technisch ('technical') oder Druck-dicht ('high'). Die Wahl der Qualittsanforderung beeinflut auch die Definition des spezifischen Nachdrucks ('required specific pressure') im folgenden Fenster.


MaschinendatenBild 3-7: Definieren der Druckgumaschinen-Daten

Die Liste im linken Teil des Fensters zeigt die Datenstze aller Druckgumaschinen an, die in den MAGMASOFT Datenbanken vorhanden sind und die innerhalb der unter 'closing force' definier-ten Werte liegen. Mit einem Mausklick auf die Registerkarten 'database', 'filename' und 'closing force' knnen Sie die Datenstze nach Datenbank, Dateiname des Datensatzes oder Hhe der Schliekraft sortieren. Mit den drei im rechten Fensterteil unter 'closing force' aufgefhrten Para-metern knnen Sie Datenstze gezielt aus der Liste herausfiltern (Erklrung siehe unten unter 'se-curity factor' und 'lower/upper limit').

Beachten Sie bitte auch Kap. 3.1, Seite 17.

Im folgenden sind die Eintrge des Fensters 'machine data' erlutert:

'required specific pressure' Spezifischer GiedruckDieser Wert ist abhngig von der gewhlten Legierung und Qua-littsanforderung fr das Bauteil. Die Qualitt legen Sie im Fen-ster 'geometry data' unter 'quality' fest ( Bild 3-6, Seite 31).


'selected specific pressure' Spezifischer GiedruckZulssige Werte liegen in dem Intervall fr 'required specific pres-sure'. Der Wert, den Sie hier definieren, wird als Voreinstellung fr den Wert 'working pressure' innerhalb der Option MAGMA-pressurize verwandt ( Kap. 6.2, Seite 90).

'min. required closing force' Minimal erforderliche SchliekraftProduktwert aus 'projected area' und 'selected specific pressure'

! Die minimal erforderliche Schliekraft gilt nur fr eine schieberlose Form. Bei Formen mit Schiebern kann die minimal erforderliche Schliekraft wegen der zustzlichen Ver-riegelungskrfte der Schieber deutlich hher liegen! Sie sollten die wirksame Sprengfl-che der Schieber nach der in Ihrem Hause blichen Vorgehensweise berechnen. Die Tab. 3-1: Spezifische Giedrcke [bar]

ermittelte zustzliche Flche mssen Sie im Fenster 'geometry data' (Bild 3-6) im Feld 'projected area' hinzufgen.

'security factor' SicherheitsfaktorDie Schliekraft der Maschine mu hher liegen als die Spreng-kraft ('min. required closing force'). Fr Formen mit Schiebern ist ein weiterer Zuschlag notwendig.

'lower/upper limit' Untere bzw. obere Grenze fr die angezeigten Maschinen.

Aluminium Zink Magnesium Messing

Standard 200-400 100-200 200-400 300-400

Technisch 400-600 200-300 400-600 400-500

Druckdicht 800-1000 250-400 800-1000 800-1000


GiekammerdatenBild 3-8: Definieren der Parameter fr die Giekammer

'die casting machine' Maschinentyp und -bezeichnung'diameter of plunger' Durchmesser des Kolbens

Wenn Sie den Druckgukalkulator aufrufen, erscheint zuerst der Wert, den Sie in der Geometriemodellierung festgelegt haben. Der Kolbendurchmesser sollte mit dem Durchmesser des Pre-restes bereinstimmen, sofern Sie diesen mit der Materialgruppe 'Biscuit' modelliert haben.

'active length of shot sleeve' Lnge der Giekammer, bzw. maximaler aktiver Kolbenhub bis zum Anschlag auf der Auswerferseite. Halten Sie bei der Einga-be dieses Wertes die Begrenzung durch den Maschinentyp ein ('Max. length of shot sleeve').


'shot sleeve filling' Fllgrad der Giekammer in Prozent. Dieser Wert wird automa-tisch aus der Lnge der Giekammer und dem Durchmesser des Kolbens berechnet und als Information hier angegeben. Das Feld ist nicht editierbar. Bei Werten unter 10% oder ber 100% erscheint eine Fehlermel-dung.

'area of plunger' Kolbenflche'volume of shot sleeve' Volumen der Schukammer bis Kolbenendstellung'accelerated first phase' 'on' MAGMAhpdc berechnet einen beschleunigten Schu-

verlauf (Fllphase, Kap. 2.3, Seite 13). In diesem Fall ist die Schaltflche 'opt. slow shot' deaktiviert.'off' MAGMAhpdc berechnet einen nicht beschleunigten Schuverlauf.

'opt. slow shot' Optimierung der Giekurve in der ersten (langsamen) Phase fr Kaltkammermaschinen. Beachten Sie dazu bitte auch das ent-sprechende Kapitel auf Seite 40.

'shot profile' Mit dieser Funktion knnen Sie die Grafik des berechneten Schuprofils einblenden. Gezeigt wird die Gieleistung, bzw. Kolbenposition abhngig von der Zeit. Die von Ihnen definierte Giekurve wird in Relation zur vom Druckgukalkulator vorge-schlagenen Kurve dargestellt. Sie erhalten eine visuelle Kontrol-le, die zu starke Abweichungen der beiden Kurven aufdeckt.Beachten Sie bitte auch das entsprechende Kapitel auf Seite 43.

'PQ2' Anzeigen des PQ2-DiagrammsEs wird ein Schaubild aufgerufen, das die Strmungsverhltnisse fr das flssige Metall in der Giegarnitur bis hin zum Lauf-An-schnitt-System darstellt. Es zeigt den Zusammenhang zwischen Metalldruck p und Metallvolumenstrom Q, bzw. Kolbengeschwin-digkeit, abhngig von Anschnittquerschnitt und der Dichte der gewhlten Legierung ( Bild 3-15, Seite 46).


ProzedatenBild 3-9: Definieren der Prozedaten

'die casting machine' Maschinentyp und -bezeichnung'slow shot velocity' Geschwindigkeit des Giekolbens in der ersten Giephase, vI =

konstant. Wenn die Optionen 'accelerated first phase' oder 'opt. slow shot...' (s.u.) aktiviert sind, wird die maximale Geschwindig-keit der ersten Phase angezeigt.

'theoretical cavity filling time' Theoretische Formfllzeit (ab Anschnitt)Dieser Wert wird errechnet aus dem Wert 'characteristic wall thickness' und der gewhlten Legierung.

'fast shot velocity' Geschwindigkeit des Giekolbens in der zweiten Giephase, vII = konstant.

'cavity filling time' Durch eventuelle nderung der Parameter neu berechnete Formfllzeit ab Anschnitt ( Tab. 3-2, Seite 39)

'velocity at the ingate' Anschnittsgeschwindigkeit ( Tab. 3-3, Seite 40)


Fr die Anzeige der Werte der beiden letztgenannten Funktionen gilt folgendes: Wenn Sie zu hohe Geschwindigkeiten und zu lange Zeiten definieren, werden diese rot unterlegt. Wenn Sie zu niedrige Geschwindigkeiten und zu kurze Zeiten definieren, werden diese blau unterlegt.

'accelerated first phase' 'yes' MAGMAhpdc berechnet einen beschleunigten Schu-verlauf ( Bild 3-13, Seite 44).

'no' MAGMAhpdc berechnet einen nicht beschleunigten Schuverlauf

'opt. slow shot' Optimierung der Giekurve in der ersten (langsamen) Phase fr Kaltkammermaschinen ( Bild 3-10, Seite 41).

'shot profile' ber diese Option knnen Sie die Grafik des berechneten Schuprofils eingeblendet werden ( Bild 3-12, Seite 44).Tab. 3-2: Richtwerte fr die Formfllzeit (nach F.C. Bennett)

'PQ2' Anzeigen des PQ2-DiagrammsEs wird ein Schaubild aufgerufen, das die Strmungsverhltnisse fr das flssige Metall in der Giegarnitur bis hin zum Lauf-An-schnitt-System darstellt. Es zeigt den Zusammenhang zwischen Metalldruck p und Metallvolumenstrom Q, bzw. Kolbengeschwin-digkeit, abhngig von Anschnittquerschnitt und der Dichte der gewhlten Legierung ( Bild 3-15, Seite 46).

Wandstrke [mm] Formfllzeit [ms]

1,5 10-30

1,8 20-40

2,0 20-60

2,3 30-70

2,5 40-90

3,0 50-100


Wir empfehlen Ihnen, fr Aluminium die grten Werte, fr Zink mittlere und fr Magnesium die kleinsten Werte zu whlen.

Tab. 3-3: Richtwerte fr Anschnittgeschwindigkeiten [m/s] (nach F.C. Bennett)

3,8 50-120

5,0 60-200

6,4 80-300Optimieren der Giekurve

Das Fenster zum Optimieren der Giekurve knnen Sie ber die Schaltflchen 'opt. slow shot...' der Fenster 'shot sleeve data' und 'process data' aufrufen. Die Standardeinstellung ist 'best' (Bild 3-10). Hier knnen Sie die Optimierung der Giekurve in der ersten (langsamen) Phase fr Kalt-kammermaschinen steuern.

Legierung Anschnittgeschwindigkeit

Aluminium 20-60

Zink 30-50

Magnesium 40-90

Messing 20-50

KAP. 3: MAGMAHPDC ANWENDEN 41Bild 3-10: Optimieren der Giekurve ('best')

42 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 3-11: Optimieren der Giekurve ('optimal')

'level' OptimierungsstufeMgliche Stufen sind 'best' oder 'optimal'. Die Berechnung startet im-mer mit 'best'. Beachten Sie, da das Aktivieren von 'optimal' einige Zeit dauert.

Pfeilschaltflchen frAnimation

Einfacher Pfeil nach rechts: Start der Animation Viereck: Stop der Animation Doppelpfeil nach rechts: Sprung ans Ende der Animation Doppelpfeil nach links: Sprung an den Anfang der Animation Pfeil nach rechts frontal auf Flche: Schnelllauf der Animation vor-

wrts


Die Berechnungen basieren auf folgender Arbeit:

Marilyn C. Thome, and Dr. Jerald R. Brevick, "Optimal Slow Shot Profiles in Cold Chamber Die Casting", Report No. ERC/NSM-C-95-14, The Ohio State University, March 1995

Schuprofil

Pfeil nach links frontal auf Flche: Schnelllauf der Animation rck-wrts

'ok' Die berechneten Werte werden bernommen und das Fenster wird ge-schlossen.

'apply' Die berechneten Werte werden bernommen (Fenster bleibt geffnet).'cancel' Die Optimierung wird deaktiviert und das Fenster wird geschlossen.Die Grafik des berechneten Schuprofils knnen Sie ber die Schaltflchen 'shot profile' der Fen-ster 'shot sleeve data' und 'process data' aufrufen. Gezeigt wird die Gieleistung, bzw. Kolbenpo-sition abhngig von der Zeit (Bild 3-12, Bild 3-13 und Bild 3-14). Die von Ihnen definierte Giekurve wird in Relation zur vom Druckgukalkulator vorgeschlagenen Kurve dargestellt. Sie erhalten eine visuelle Kontrolle, die zu starke Abweichungen der beiden Kurven aufdeckt. ber die Schaltflche 'dismiss' kehren Sie in das jeweilige Hauptfenster des Druckgukalkulators zu-rck.

44 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 3-12: Schuprofil (konstante Geschwindigkeit erste Phase)

Bild 3-13: Schuprofil (beschleunigte erste Phase)

KAP. 3: MAGMAHPDC ANWENDEN 45Bild 3-14: Schuprofil ('opt. slow shot' aktiviert)

Festlegen des Arbeitspunktes

ber die Schaltflchen 'PQ2...' der Fenster 'shot sleeve data' und 'process data' knnen Sie ein Schaubild aufrufen, das die Strmungsverhltnisse fr das flssige Metall in der Giegarnitur bis hin zum Lauf-Anschnitt-System darstellt. Es zeigt den Zusammenhang zwischen Metalldruck p und Metallvolumenstrom Q, bzw. Kolbengeschwindigkeit, abhngig von Anschnittquerschnitt und der Dichte der gewhlten Legierung (Bild 3-15). ber die Schaltflche 'dismiss' kehren Sie in das jeweilige Hauptfenster des Druckgukalkulators zurck.

! In Abhngigkeit von Geometrie und der gewhlten Druckgumaschine kann auf Grund der Vorgaben fr die Berechnung die Geschwindigkeit in der ersten Phase (slow shot) grer sein als die Geschwindigkeit in der zweiten Phase (fast shot). Dies ergibt im Schuprofil eine "Sgezahn-Kurve". Dieser Fehler wird z.Zt. nicht abgefangen. Bitte modifizieren Sie die Geometrie (z.B. Kolbendurchmesser) oder ndern Sie die Ge-schwindigkeit in der zweiten Phase.

46 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 3-15: Festlegen des Arbeitspunktes

Die Linien charakterisieren die Verhltnisse bei

1. maximaler theoretischer Fllzeit

2. maximaler Anschnittgeschwindigkeit

3. minimaler Anschnittgeschwindigkeit


Festlegen des UmschaltpunktesBild 3-16: Festlegen des Umschaltpunktes

'switch over stage 1-2' Beginn der Beschleunigungsphase (Umschaltpunkt)Bis zu dieser Kolbenposition wird die Form mit der Geschwindig-keit der ersten Phase gefllt ('slow shot velocity'). Hat der Kolben in der Schukammer diese Position erreicht, wird er auf die Ge-schwindigkeit der zweiten Fllphase ('fast shot velocity') be-schleunigt.

'plunger, start of stage 2' Position des Kolben, wo die zweite Phase erreicht ist.'plunger, runner full position' Position des Kolben, wo das Zulaufsystems gefllt ist (Metall am

Anschnitt)'slow shot velocity' Geschwindigkeit des Giekolbens in der ersten Giephase, v1 =

konstant.'fast shot velocity' Geschwindigkeit des Giekolbens in der zweiten Giephase, v2

= konstant.'cavity filling time' Formfllzeit ab Anschnitt


Fr die Anzeige der Werte der beiden Funktionen 'cavity filling time' und 'velocity at the ingate' gilt folgendes: Wenn Sie zu hohe Geschwindigkeiten und zu lange Zeiten definieren, werden diese rot unterlegt. Wenn Sie zu niedrige Geschwindigkeiten und zu kurze Zeiten definieren, werden diese blau unterlegt.

'optimal ingate area' Vom Druckgukalkulator vorgeschlagene optimale Querschnitts-flche des AnschnittsDiese Querschnittsflche wird ausgehend von den Daten be-rechnet und stimmt nicht unbedingt mit der tatschlich vorliegen-den Querschnittsflche berein.

'velocity at the ingate' Geschwindigkeit der Schmelze beim Durchtreten des Anschnitts.Optionen fr das Entlften

Die unter 'vents' zur Verfgung stehenden Optionen im Fenster 'venting options' (Bild 3-17) haben folgende Bedeutung:

Bild 3-17: Option 'vacuum' fr das Entlften


'no vents defined' Es wurden keine Entlftungskanle definiert. Das Fenster ist leer. Es wird kein Entlftungsmodell simuliert.

'vents: off' Es wurden zwar Entlftungskanle definiert, diese sind aber de-aktiviert. Das Fenster ist leer. Es wird kein Entlftungsmodell si-muliert.

'vents: on' Im Formhohlraum herrscht atmosphrischer Druck. Mit fort-schreitender Formfllung steigt dieser Druck. Der entstehende berdruck kann ber Entlftungskanle teilweise abgebaut wer-den.Definierte Entlftungskanle werden bei der Simulation berck-Wenn Sie 'on' oder 'vacuum' whlen, stehen Ihnen im Postprocessor von MAGMAhpdc zustzli-che Ergebnisse vom Typ 'AirPressure' zur Verfgung, die den maximalen Luftdruck als absoluten Druck anzeigen (Registerkarte 'Results', hinter den Fllergebnissen).

Nheres zur Formentlftung finden Sie in der Dokumentation zu MAGMAventing im MAGMA-SOFT 4.4 Handbuch (dort sind ab Seite 6-17 die 'AirPressure'-Ergebnisse erklrt). Beachten Sie

sichtigt.'vents: vaccum' Die in Bild 3-17 gezeigten Eintrge erscheinen. Sie knnen mit

Hilfe der im Eingabefeld 'new value pair' einzugebenden Sttz-stellen-Werte ((Leerzeichen)) eine beliebige zeitab-hngige Unterdruckkurve am ueren Punkt des Entlftungskanals definieren. Der Druckverlauf entspricht dem tankseitigen Druckverlauf am Vakuumventil. Mit 'insert' fgen Sie die definierte Sttzstelle in die Liste im

linken Teil des Fensters ein. Mit 'delete' knnen Sie eine Sttzstelle, die Sie zuvor in der

Liste per Mausklick markiert haben, lschen. Mit 'delete all' lschen Sie alle Sttzstellen aus der Liste. Mit 'undo' machen Sie die zuletzt gettigte Aktion (z.B. das

Lschen einer Sttzstelle) rckgngig. Wenn Sie 'default' whlen, berechnet das Programm eine

Druckkurve. Der Formhohlraum wird basierend auf der aktu-ellen Giekurve vollstndig entlftet, bevor die Schmelze den Anschnitt erreicht.


dabei bitte, da in MAGMASOFT Standard nicht ber den Druckgukalkulator, sondern ber das Fenster 'options' auf diese Option zugegriffen wird.

3.3.4 Fenster 'cycle definitions'

Zustzlich zur Berechnung einzelner Abgsse ermglicht Ihnen MAGMASOFT die Fll- und Er-starrungssimulation ber mehrere aufeinander folgende Giezyklen in Dauerformen. Im Fall von mehreren aufeinander folgenden Erstarrungszyklen stellt sich ein Temperaturprofil ein, wie es in der Realitt vorliegt. Beim letzten Zyklus knnen Sie dann die Fllung der Form in einer realitts-nah aufgeheizten Form berechnen. Der Zustand entspricht bei ausreichender Zyklenzahl nahezu dem quasistationren Zustand.Die Parameter, die diesen Mehrfach-Giezyklus beschreiben, definieren Sie im Fenster 'cycle de-finitions':

KAP. 3: MAGMAHPDC ANWENDEN 51Bild 3-18: Festlegen der Giezyklen

Die einzelnen Felder des Fensters 'cycle definitions' haben folgende Bedeutung:

'number of cycles' Anzahl der Zyklen, die Sie simulieren wollen.'cycle number' Laufende Nummer des Zyklus.'do filling' Die Simulation der Formfllung ist fr jeden Zyklus optional. Falls die

Formfllung berechnet wird ('yes'), dient die ermittelte Temperaturver-teilung am Ende der Formfllung als Ausgangspunkt fr die Erstar-rungssimulation. Solange Sie keine erneute Berechnung der Formfllung durchfhren ('no'), wird fr alle weiteren Erstarrungssimu-lationen diese Temperaturverteilung verwendet.


'fill results' Mit Hilfe von 'fill results' legen Sie fest, ob die Ergebnisse der Simulation der Formfllung gespeichert werden ('yes') oder nicht ('no'). Sie knnen mit dem Postprocessor nur gespeicherte Ergebnisse betrachten.

'solid results' Mit 'solid results' legen Sie fest, ob die Ergebnisse der Erstarrungssimu-lation gespeichert werden ('yes') oder nicht ('no'). Sie knnen mit dem Postprocessor nur gespeicherte Ergebnisse betrachten.

'consider casting' 'Yes' Nach der Entformung in diesem Zyklus wird die Simulation so-wohl im Guteil als auch in der Form weitergefhrt.

'No' Nach der Entformung in diesem Zyklus wird die Simulation ausschlielich in der Form fortgesetzt. Auf die Simulation im Guteil wird verzichtet, um Rechenzeit zu sparen.Um in den vier letztgenannten Spalten zwischen 'yes' und 'no' zu wechseln, klicken Sie einfach mit der linken Maustaste auf das entsprechende Feld.

Ist die Form geschlossen, wird grundstzlich sowohl im Guteil als auch in der Form simuliert.

'wait time' 'wait time' ist eine Zeit, die am Ende jedes Zyklus zugeschlagen werden kann. Sie knnen diese Funktion zur Simulation einer Produktionsun-terbrechung oder einer zeitweise zustzlichen Vorbereitung (z.B.: Formpflege) des nchsten Zyklus benutzen. Whrend der unter 'wait time' definierten Zeit ist die Form offen. Der Zeitpunkt des Formschlie-ens (angegeben im Feld 'die closing') verschiebt sich folglich um die definierte 'wait time'.Standardmig erscheint hier '0.00'. Die Einheit ist Sekunden. Wenn Sie eine andere Wartezeit definieren wollen, klicken Sie auf das Feld des entsprechenden Zyklusses. Ein kleines Fenster namens 'wait time defines' erscheint. Geben Sie hier die gewnschte Wartezeit ein und besttigen Sie mit 'ok'. Das Fenster schliet sich, und die angegebene Zeit erscheint in der Spalte 'wait time'.

'die opening' Dieser Parameter wird hier nicht benutzt. Die entsprechende Definition nehmen Sie im Fenster 'core open definitions' vor ( Kap. 3.3.5, Seite 53).

'opening parameter' Dieser Parameter wird hier nicht benutzt. Die entsprechende Definition erfolgt im Fenster 'core open definitions' vor ( Kap. 3.3.5, Seite 53).


'die closing' An dieser Stelle legen Sie die Bedingung fr das Schlieen der Form fest. Das Schlieen der Form kann abhngig von der Zeit oder von der Temperatur erfolgen. Die entsprechende Zeit oder Temperatur definie-ren Sie im Feld 'closing parameter'.

'closing parameter' Dieser Parameter bestimmt das Schlieen der Form:Wenn Sie unter 'die closing' die Option 'time' gewhlt haben, mssen Sie hier den Zeitpunkt des Schlieens der Form eingeben. Beachten Sie, da dieser Zeitpunkt vom Auswurfzeitpunkt an gerechnet wird.Haben Sie unter 'die closing' die Option 'temperature' ausgewhlt, so geben Sie an dieser Stelle die Temperatur der Form in [C] an, bei de-ren Unterschreiten die Form geschlossen werden soll.3.3.5 Fenster 'core open definitions'

Hier definieren Sie das ffnen der verschiedenen Formteile whrend des HPDC-Prozesses. MAGMAhpdc stellt Ihnen drei Mglichkeiten fr die Steuerung der Formffnung zur Verfgung:

Wenn der Parameter 'wait time' ungleich '0' ist, verlngert sich die Formffnungszeit fr den jeweiligen Zyklus um die entsprechende Zeit.

'lead time' Mit diesem Parameter definieren Sie die Zeit in [s], die der Proze vom Schlieen der Form bis zum Beginn der nchsten Schuauslsung be-ntigt ( Bild 2-2, Seite 10 und Bild 2-4, Seite 13).

'time' Nach einer Zeit 'time', gerechnet von Beginn des Formfllens, ffnet die Form.

'temperature' Die Form ffnet sich, wenn in einer Materialgruppe die simulierte maxi-male Temperatur unter eine definierte Grenztemperatur fllt.

'thermocouple' Die Form ffnet sich, wenn an einem Kontrollpunkt die Temperatur un-ter eine definierte Grenztemperatur fllt. Sie mssen die Kontrollpunkte in der Geometriemodellierung definieren ( Kap. 3.10, Seite 3-104 des MAGMASOFT 4.4 Handbuchs).

54 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 3-19: Formffnung definieren

In der linken Hlfte des Fensters sind die Elemente (Materialgruppen) aufgefhrt, fr die Sie einen ffnungszeitpunkt definieren mssen. Markieren Sie die entsprechende Zeile, um die Werte von Schieber ('Side-Core'), feste Formhlfte ('Cover-Die') etc. einzusehen oder zu definieren. Existie-ren bereits Definitionen, werden die entsprechenden Werte im oberen Bereich des Fensters an-gezeigt.

'core identifier' Teil der Form, dessen ffnungsverhalten dargestellt ist (z.B. 'Side Co-re, 2').

'controlled by' Typ der Steuerung. Diese kann auf der Basis von Zeit ('time'), Tempe-ratur ('temperature') oder eines Thermoelementes ('thermocouple') er-folgen.

'control value (open)' In diesem Feld wird der erste Parameter angezeigt, der die ffnung der Form kontrolliert. Der Parameter hngt von der Art der Steuerung ab, die Sie im Feld 'controlled by' festgelegt haben:'time' Zeit [s]


Mchten Sie neue Daten eingeben oder Parameter ndern, gehen Sie wie folgt vor:

'temperature' Temperatur[C]'thermocouple' Temperatur [C]

'control parameter' Hier erscheint der zweite Parameter, der die Formffnung steuert. Auch dieser Parameter hngt vom Typ der im Feld 'controlled by' definierten Steuerung ab:'time' wird nicht verwendet'temperature' Materialgruppe / MAT ID, in der die maximale Tem-

peratur verwendet wird.'thermocouple' Koordinaten und Nummer des Kontrollpunktes / des

Thermoelementes Whlen Sie das Formteil aus der Liste ('Side-Core' (Schieber), 'Ejector-Die' (feste Formhlfte) etc.), zu dem Sie neue oder genderte Daten bezglich des ffnungsverhaltens eingeben wollen. Markieren Sie hierzu die entsprechende Zeile mit der linken Maustaste.

Bettigen Sie die mittlere Maustaste oder whlen Sie 'options', um ein neues Fenster 'open options' zu ffnen. Dieses ermglicht Ihnen die Definition der Steuerparameter fr das ffnen des Formteils.

Whlen Sie 'controlled by'. Die mglichen Typen fr die Steuerung der Formffnung erschei-nen ('time', 'temperature', 'thermocouple'). Whlen Sie mit der linken Maustaste den ge-wnschten Typ aus.

Abhngig von Ihrer Wahl ('time', 'temperature' oder 'thermocouple') folgen Sie bitte den Erlu-terungen in den folgenden drei Kapiteln.

ffnung ber die Zeit steuern

Whlen Sie 'controlled by' und die Option 'time'. Geben Sie die Zeit fr die Formffnung im Feld 'control value (open)' ein.

56 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 3-20: Formffnung ber die Zeit steuern

Besttigen Sie Ihre Wahl mit 'ok'. Die Parameter werden fr die ausgewhlte Form gespei-chert.

ffnung ber max. Temperatur steuern

Whlen Sie 'controlled by' und die Option 'temperature'. Geben Sie im Feld 'control value (open)' die gewnschte Temperaturgrenze an. Whlen Sie in der Liste mit der linken Maustaste eine Materialgruppe. Die ausgewhlte Ma-

terialgruppe erscheint im Feld 'control parameter'.

Wenn die berechnete maximale Temperatur in dieser Materialgruppe unter die im Feld 'con-trol value (open)' definierte Temperaturgrenze fllt, ffnet die ausgewhlte Form.

KAP. 3: MAGMAHPDC ANWENDEN 57Bild 3-21: Formffnung ber max. Temperatur steuern

Besttigen Sie Ihre Wahl mit 'ok'. Die neuen Parameter werden fr die ausgewhlte Form ge-speichert.

ffnung ber lokale Temperatur steuern

Whlen Sie 'controlled by' und die Option 'thermocouple'. Geben Sie im Feld 'control value (open)' die gewnschte Temperaturgrenze ein. Whlen Sie in der Liste mit der linken Maustaste einen Kontrollpunkt (Die Koordinaten der

Kontrollpunkte sind in der Liste dargestellt). Der ausgewhlte Kontrollpunkt wird im Feld 'con-trol parameter' angezeigt.

Wenn die berechnete Temperatur an diesem Kontrollpunkt unter die im Feld 'control value (open)' definierte Temperaturgrenze fllt, ffnet die ausgewhlte Form.

58 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 3-22: Formffnung ber lokale Temperatur steuern

Besttigen Sie Ihre Wahl mit 'ok'. Die neuen Parameter werden fr die ausgewhlte Form ge-speichert.

3.3.6 Fenster 'channel definitions'

In diesem Fenster definieren Sie die Steuerung der Khlkanle in der Form. Vorausgesetzt, Sie haben whrend der Geometriemodellierung Teile Ihrer Geometrie der Materialgruppe 'Cooling' zugeordnet, finden Sie diese Khlkanle am unteren Rand dieses Fensters auf der linken Seite aufgelistet. Sie haben drei Mglichkeiten zur Steuerung der Khlkanle, die Sie jeweils ber die Schaltflche 'options' festlegen mssen:

'time' Sie knnen direkt einen Zeitpunkt fr den Beginn und das Ende der Steuerung (Khlung oder Aufheizung) angeben. Die Zeiten beziehen sich auf den Beginn des Zyklus.

'temperature' Sie knnen Temperaturgrenzen als Kriterium fr die Steuerung festle-gen. Sie haben zwei Mglichkeiten, Khlung und Aufheizung:


Khlung: Erreicht die hchste berechnete Temperatur in der gewhlten Materialgruppe die Grenztemperatur 'control value (on)', wird die Kh-lung gestartet. Sinkt die hchste berechnete Temperatur in der gewhl-ten Materialgruppe unter eine weitere definierte Grenztemperatur 'control value (off)' ab, so stoppt die Khlung im entsprechenden Khl-kanal. Die Temperatur, die Sie fr 'control value (on)' definieren, mu dabei hher sein als die Temperatur, die Sie unter 'control value (off)' festlegen.Die Starttemperatur in der gewhlten Materialgruppe mu unterhalb des Temperaturwertes fr 'control value (on)' liegen, damit die Khlung bei Erreichen des Temperaturwertes 'control value (on)' eingeschaltet

werden kann.Aufheizung: Sinkt die niedrigste berechnete Temperatur in der gewhl-ten Materialgruppe unter die Grenztemperatur 'control value (on)', wird die Aufheizung gestartet. Erreicht die hchste berechnete Temperatur in der gewhlten Materialgruppe eine weitere definierte Grenztempera-tur 'control value (off)', so stoppt die Aufheizung im entsprechenden Khlkanal. Die Temperatur, die Sie fr 'control value (on)' definieren, mu dabei niedriger sein als die Temperatur, die Sie unter 'control value (off)' festlegen.Die Starttemperatur in der gewhlten Materialgruppe mu oberhalb des Temperaturwertes fr 'control value (on)' liegen, damit die Aufheizung bei Unterschreiten des Temperaturwertes 'control value (on)' einge-schaltet werden kann.

'thermocouple' Sie knnen eine Temperaturgrenze fr bestimmte Punkte (Kontroll-punkte / Thermoelemente) fr die Steuerung festlegen. Auch hier kn-nen Sie zwischen Khlung und Aufheizung whlen. Die Funktionalitt ist gleich der von 'temperature'. Einziger Unterschied: Es werden die gewhlten Kontrollpunkte als Medium bercksichtigt, nicht die Material-gruppe(n).Bitte beachten Sie, da Sie die Kontrollpunkte in der Geometriemodel-lierung definieren mssen ( Kap. 3.10, Seite 3-104 des MAGMA-SOFT 4.4 Handbuchs) und da die fr die Kontrollpunkte definierten Werte wie unter 'temperature' beschrieben auerhalb des Intervalls "'control value (on)' bis 'control value (off)'" liegen mssen.

60 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 3-23: Das Fenster 'channel definitions'

Alle als Khlkanal modellierten Geometrieelemente (Bezeichnung hier: 'channel') sind in der Liste im unteren Teil des Fensters aufgefhrt (Bild 3-23). Klicken Sie ggf. auf 'expand', um sicherzustel-len, da Sie alle Kanle sehen. Neben jedem Kanal steht seine MAT ID, der festgelegte Steue-rungsparameter sowie die Art der Steuerung ('cooling' fr Khlung, 'heating' fr Aufheizung; wenn Sie 'time' als Parameter whlen, ist die letzte Spalte fr diesen Kanal leer).

Mchten Sie die Steuerung eines bestimmten Khlkanals einsehen oder definieren, markieren Sie dessen Zeile. Die entsprechenden Daten werden im oberen Teil des Fensters angezeigt:

'channel' Dieses Feld weist den Khlkanal mit seiner MAT ID aus.'control type' Die Art der Steuerung wird angezeigt ('time', 'temperature' oder 'thermo-

couple').'control value (on)' Der erste Parameter zur Steuerung der Khlung. Der Parameter hngt

von der Art der Steuerung ab, die Sie unter 'options' festgelegt haben:'time' Zeit [s]'temperature' Temperaturgrenze (Steuerung an)


'thermocouple' Temperaturgrenze (Steuerung an)'control value (off)' Der zweite Parameter zur Steuerung der Khlung. Auch dieser ist ab-

hngig von der Art der Steuerung:'time' Zeit [s]'temperature' Temperaturgrenze (Steuerung aus)'thermocouple' Temperaturgrenze (Steuerung aus)

'control parameter' Der dritte Parameter zur Steuerung der Khlung. Auch dieser ist abhn-gig von der Art der Steuerung:'time' nicht verwendet'temperature' Materialgruppe / MAT ID, in der die Temperatur als

Kriterium herangezogen wird. Die Temperatur mu, Mchten Sie neue Daten eingeben oder Parameter ndern, gehen Sie wie folgt vor:

Whlen Sie den Khlkanal aus der Liste, zu dem Sie neue oder genderte Daten bezglich der Steuerung eingeben wollen. Markieren Sie hierzu die entsprechende Zeile mit der linken Maustaste.

Wenn Sie mehrere Khlkanle definiert haben, mssen Sie 'expand' whlen, um jeden ein-zelnen Kanal bearbeiten zu knnen (die 'expand'-Schaltflche wird daraufhin deaktiviert, wie in Bild 3-23). Wenn Sie allen Khlkanlen die gleiche Steuerung zuweisen wollen, knnen Sie 'hide' whlen. In diesem Fall brauchen Sie die Parameter wie im folgenden beschrieben nur einmal zu definieren; die Definitionen gelten dann automatisch fr alle Kanle.

Whlen Sie 'options', um neue Daten einzugeben oder bestehende zu ndern. Whlen Sie im daraufhin erscheinenden Fenster 'channel options' die Funktion 'controlled by'.

Die mglichen Typen fr die Steuerung erscheinen ('time', 'temperature', 'thermocouple'). Whlen Sie den gewnschten Typ aus.

wie oben beschrieben, auerhalb des Intervalls "'control value (on)' bis 'control value (off)'" liegen.

'thermocouple' Koordinaten und Nummer des Kontrollpunktes / Thermoelementes. Dieses mu, wie oben beschrie-ben, auerhalb des Intervalls "'control value (on)' bis 'control value (off)'" liegen. Die Starttemperatur des Thermoelements mu bei einer Aufheizung kleiner, bzw. bei einer Khlung grer als der jewei-lige Grenzwert des Steuerungsintervalls sein.


Abhngig von Ihrer Wahl gehen Sie bitte vor wie in den folgenden drei Kapiteln beschrieben. Besttigen Sie im Fenster 'channel definitions' mit 'ok'. Dies fhrt Sie in das nchste Fenster

des Simulationssetups.

Beispiel fr eine Definition: In Bild 3-23 wurde folgende Steuerung fr den markierten Khlkanal festgelegt: Der Khlkanal mit der MAT ID 5 fngt dann an, die Form aufzuheizen, wenn die nied-rigste berechnete Temperatur in der Materialgruppe 'Cast Alloy', MAT ID 1, 100 C unterschreitet. Die Aufheizung stoppt, wenn die niedrigste berechnete Temperatur in dieser Materialgruppe wie-der 250 C erreicht.

Anmerkungen:

Obwohl eine Temperierung in beide Richtungen, Khlung und Aufheizung, mglich ist, wer-

den durchgngig die Begriffe "Khlkanal" und "Cooling" verwendet.

In der 'MAGMA' Datenbank befinden sich einige Datenstze, die den speziellen Anforderun-gen an Khlkanle (Materialgruppe 'Cooling') angepat wurden. Sie sollten beim Zuweisen der Materialien unter 'material definitions' immer einen dieser Datenstze whlen. Achten Sie auch darauf, den passenden Datensatz fr die gewnschte Steuerung unter Bercksichti-gung der definierten Temperaturen auszuwhlen. Nheres zu diesen Datenstzen finden Sie in Kap. 8.2.7, Seite 8-52 des MAGMASOFT 4.4 Handbuchs.

Zur Temperatur des Khlmediums (Wrmebilanz) beachten Sie bitte auch Kap. 3.5, Seite 72.

Khlung ber die Zeit steuern

Whlen Sie 'controlled by' im Fenster 'channel options' und die Option 'time'. Geben Sie im Feld 'control value (on)' die Zeit vom Beginn des Zyklus gerechnet ein, nach

der Sie die Steuerung starten wollen.

Geben Sie im Feld 'control value (off)' die Zeit vom Beginn des Zyklus gerechnet ein, nach der Sie die Steuerung beenden wollen.

KAP. 3: MAGMAHPDC ANWENDEN 63Bild 3-24: Khlkanal ber die Zeit steuern

Besttigen Sie Ihre Wahl mit 'ok'. Die Parameter werden fr den ausgewhlten Khlkanal ge-speichert, und Sie kehren zum Fenster 'channel definitions' zurck.

Khlung ber maximale Temperatur steuern

Whlen Sie 'controlled by' im Fenster 'channel options' und die Option 'temperature'. Geben Sie die erste Grenztemperatur in das Feld 'control value (on)' ein. Wenn die hchste

berechnete Temperatur in einer bestimmten Materialgruppe (die in der unteren Liste ausge-whlt wird) diesen Wert ber- oder unterschreitet, setzt die Khlung oder Aufheizung ein.

Geben Sie die zweite Grenztemperatur in das Feld 'control value (off)' ein. Wenn die hchste berechnete Temperatur in der bestimmten Materialgruppe diesen Wert unter- oder ber-schreitet, stoppt die Khlung oder Aufheizung.

Fr eine Steuerung als Khlung mu die erste Grenztemperatur hher sein als die zweite. Umgekehrt mu fr eine Steuerung als Aufheizung die erste Grenztemperatur niedriger sein als die zweite, so wie in Bild 3-25.


Whlen Sie aus der Liste unten im Fenster die Materialgruppe aus, dessen Temperatur als Steuergre dienen soll. Sie erscheint im Feld 'control parameter'. Zur besseren Kontrolle der Temperaturen ist hinter jeder Materialgruppe deren Anfangstemperatur aufgefhrt.Bild 3-25: Khlkanal ber maximale Temperatur steuern


Khlung ber lokale Temperatur steuern

Whlen Sie 'controlled by' im Fenster 'channel options' und die Option 'thermocouple'. Geben Sie die erste Grenztemperatur in das Feld 'control value (on)' ein. Wenn die hchste

berechnete Temperatur in einem gewhlten Thermoelement (das in der unteren Liste ausge-whlt wird) diesen Wert ber- oder unterschreitet, setzt die Khlung oder Aufheizung ein.

Geben Sie die zweite Grenztemperatur in das Feld 'control value (off)' ein. Wenn die hchste berechnete Temperatur im gewhlten Thermoelement diesen Wert unter- oder berschreitet, stoppt die Khlung oder Aufheizung.


Fr eine Steuerung als Khlung mu die erste Grenztemperatur hher sein als die zweite, so wie in Bild 3-26. Umgekehrt mu fr eine Steuerung als Aufheizung die erste Grenztempera-tur niedriger sein als die zweite.

Whlen Sie in der Liste unten den Kontrollpunkt (Thermoelement) aus, dessen berechnete Temperatur als Steuergre dienen soll. Die Koordinaten des Punktes erscheinen anschlie-end im Feld 'control parameter'.Bild 3-26: Khlkanal ber lokale Temperatur steuern


3.3.7 Parameter fr Fllsimulation festlegen

Die Funktion 'filling depends on' im Fenster 'filling definitions' bietet innerhalb von MAGMA-hpdc drei zustzliche Optionen (Bild 3-27). Beachten Sie, da Sie hier nicht 'pressure' whlen drfen.

66 MAGMAHPDC 4.4 HANDBUCHBild 3-27: Festlegen der Fllparameter in MAGMAhpdc

'HPDC calculated flow rate' Mit Auswahl dieser Option erreichen Sie ein Fenster, das die im Druckgukalkulator berechnete Giekurve anzeigt ( Kap. 3.3.3, Seite 28). Die Giekurve knnen Sie an dieser Stelle nicht modifizieren.

'HPDC user1 flow rate' Mit Auswahl dieser Option erreichen Sie ebenfalls ein Fenster, das die im Druckgukalkulator berechnete Giekurve anzeigt. Sie knnen die Giekurve bei dieser Option jedoch editieren. Um die im Kalkulator berechnete Giekurve anzeigen zu lassen, ak-tivieren Sie zunchst die Schaltflche 'import data' (Bild 3-28).Nhere Informationen zur Definition einer Giekurve finden Sie im MAGMASOFT 4.4 Handbuch, Kap. 5.2.5, Seite 5-23.

'HPDC user2 flow rate' Wenn Sie den Druckgukalkulator nicht verwendet, d.h. mit der Option 'skip' bersprungen haben, knnen Sie an dieser Stelle einen Gieverlauf manuell eingeben und editieren. Auf diese Weise knnen Sie z.B. gemessene Daten, die an der Druckgu-maschine aufgenommen wurden, eingeben.


Das Fenster ist leer, wenn Sie es zum ersten Mal aufrufen. Sie knnen nun eine selbst definierte Kurve ber Sttzstellen eingeben oder die Werte aus 'HPDC user1 flow rate' wiederum mit 'import

data' bernehmen, falls Sie zuvor den Druckgukalkulator genutzt haben.

! Die hier erscheinenden Begriffe 'user1' und 'user2' sind nicht mit den gleichnamigen Ma-terialbezeichnungen im Preprocessor zu verwechseln.Bild 3-28: Editieren des Gieverlaufs unter 'filling depends on'

! Es existiert ein wichtiger Unterschied zwischen den Gieratenkurven mit und ohne Druckgumodul. Wenn das Druckgumodul nicht aktiv ist, startet der Schmelzeflu bei 0.0 Sekunden. Zuerst wird das Inlet gefllt, dann das Angusystem und der Anschnitt. Der Zeitpunkt 0.0 entspricht dem Moment, an dem die ersten Tropfen der Schmelze in das Inlet flieen. Die Standardoption 'pouring rate' fr 'filling depends on' entspricht ge-nau dieser Gieratenkurve ohne Druckgumodul.


Aufgrund der hohen Fliegeschwindigkeiten im Druckgu sollten Sie im Postprocessor immer das Kriterium zur Formerosion betrachten ( Kap. 4.4.2, Seite 62 des Postprocessor on Geo-metry 4.4 Handbuchs). Aktivieren Sie im Fenster 'filling definitions' die Funktion 'calculate ero-

Die zuletzt definierte Koordinate der Gieratenkurven der drei oben aufgefhrten druck-guspezifischen Optionen entspricht dem Zeitpunkt, an dem die gesamte Geometrie gefllt ist. Daraufhin stellt das Programm durch rckwrtige Integration den Startpunkt der Simulation fest. Der Startpunkt (nicht die ohne Druckgumodul vorhandene Zeit 0.0!) entspricht dem Zeitpunkt, an dem die Schmelze anfngt, das Inlet zu fllen. Im Druckgumodul entspricht die Zeit 0.0 dem Moment, an dem der Kolben anfngt, sich in die Giekammer zu bewegen (nach der Zeit vom Schlieen der Form bis zur nch-sten Schuauslsung).sion' ( 'yes'), um die Berechnung dieses Kriteriums zu aktivieren.

3.3.8 Parameter fr Erstarrungssimulation festlegen

Definieren Sie die Parameter im Fenster 'solidification definitions' wie von MAGMASOFT ge-wohnt. Beachten Sie jedoch folgendes:

Wenn Sie das Kriterium zur Nachspeisung ('FEEDING') im Postprocessor darstellen wollen, mssen Sie den Nachdruck (fr druckuntersttzte Erstarrung) mit der Option MAGMApressu-rize berechnen ( Kap. 6, Seite 87).

Sie mssen in diesem Fall die Berechnung der Nachspeisung aktivieren ('calculate feeding' 'yes') und unter 'feeding effectivity' einen Wert von ungefhr 90 % whlen. Ein solcher Wert sagt aus, da solange nachgespeist (also Nachdruck aufrechterhalten) wird, solange eine "of-fene" Verbindung zum Inlet besteht. Wenn der Anschnitt abgefroren ist, greift wieder der Wert fr 'feeding effectivity' aus der Datenbank. Nur wenn Sie diese Schritte vornehmen, erhalten Sie realistische 'FEEDING'-Ergebnisse.

KAP. 3: MAGMAHPDC ANWENDEN 69Bild 3-29: Warnmeldung zur Nachspeisung

Nach Besttigung mit 'ok' im Fenster 'solidification definitions' erscheint eine Warnmeldung, wenn Sie 'calculate feeding', aber nicht die Option MAGMApressurize aktiviert haben (Bild 3-29). Whlen Sie hier 'no', kehren Sie in das 'options'-Fenster zurck und aktivieren Sie die Berechnung des Nachdrucks mit MAGMApressurize.

Falls Sie im Fenster 'material definitions' ber die Datenbanken Materialzuordnungen inner-halb der Materialklasse 'Cast Alloy' gendert haben, erscheint ebenfalls eine Warnmeldung, die Sie darauf hinweist, da die Kriteriumstemperaturen und der Wert fr den Umfang der Nachspeisung geprft und ggf. gendert werden mssen. Nheres dazu finden Sie auf Seite 5-62 des MAGMASOFT 4.4 Handbuchs. Falls beide Flle eintreten, erscheinen beide Warn-meldungen zusammen in einem Fenster.

Wenn Sie das Sprhen und Ausblasen der Form simulieren wollen, mssen Sie die Option MAGMAspray ber 'spray process' 'yes' aktivieren. Nheres finden Sie in Kap. 4, Seite 75.

Wenn Sie lokales Nachspeisen simulieren wollen, mssen Sie 'local squeezing' 'yes' wh-len. Nheres finden Sie in Kap. 3.3.9, Seite 70.

Wenn Sie Spannungen mit MAGMAstress simulieren, dienen die ausgewhlten Ergebnisse der Erstarrungssimulation als Grundlage fr die Spannungsberechnung. Nheres finden Sie in Kap. 7, Seite 97.


3.3.9 Lokales Nachspeisen / 'local squeezing'

Mit der Funktion 'local squeezing' knnen Sie lokales Nachspeisen ber definierte Schmelzere-servoirs simulieren. Voraussetzung ist, da Sie im Preprocessor entsprechende Volumen der Ma-terialgruppe 32 (Squeezestempel) und 33 (Squeezereservoir) mit den entsprechenden MAT IDs korrekt definiert und plaziert haben ( Kap. 3.2.1, Seite 22).Ein Reservoir und ein Stempel bilden zusammen jeweils ein Squeezesystem. Fr jedes Reservoir also fr jede MAT ID aller Volumen der Gruppe 33 mssen Sie den Startzeitpunkt fr das Nachspeisen (gerechnet nach Ende der Formfllung), die Dauer des Squeeze-Vorgangs und den entsprechenden Druck festlegen.

Gehen Sie wie folgt vor: Rufen Sie das Fenster 'solidification definitions' auf (s.a. Kap. 3.3.8, Seite 68). Whlen Sie 'local squeezing' 'yes'. Das Fenster 'local squeezing definitions' erscheint (Bild

3-30).

Bild 3-30: Lokales Nachspeisen definieren


Mchten Sie die Steuerung eines bestimmten Squeezereservoirs einsehen oder definieren, markieren Sie zunchst dessen Zeile. Die entsprechenden Daten werden im oberen Teil des Fensters angezeigt:

Mchten Sie neue Daten eingeben oder Parameter ndern, gehen Sie wie folgt vor:

Whlen Sie das Squeezereservoir aus der Liste, zu dem Sie neue oder zu ndernde Daten bezglich der Steuerung eingeben wollen. Markieren Sie hierzu die entsprechende Zeile mit

'squeezer' Dieses Feld weist das Squeezereservoir mit seiner MAT ID aus.'squeeze start' Beginn des Squeeze-Vorgangs in s (nach Ende der Fomfllung)'squeeze duration' Dauer des Squeeze-Vorgangs in s'squeeze pressure' Druck whrend des Squeeze-Vorgangs in barder linken Maustaste.

Wenn Sie mehrere Squeezereservoirs definiert haben, mssen Sie 'expand' whlen, um je-des einzelne Reservoir bearbeiten zu knnen (die 'expand'-Schaltflche wird daraufhin deak-tiviert). Wenn Sie allen Squeezereservoirs die gleiche Steuerung zuweisen wollen, knnen Sie 'hide' whlen. In diesem Fall brauchen Sie die Parameter wie im folgenden beschrieben nur einmal zu definieren; die Definitionen gelten dann automatisch fr alle Squeezereservoirs.

Whlen Sie 'options', um neue Daten einzugeben oder bestehende zu editieren. Das Fenster 'local squeezing options' erscheint (Bild 3-31).

Bild 3-31: Parameter fr lokales Nachspeisen festlegen

Geben Sie in die drei Eingabefelder die beschriebenen Werte fr Beginn, Dauer und Druck des Squeeze-Vorgangs ein und drcken Sie die Eingabetaste.


Besttigen Sie mit 'ok'. Dies fhrt Sie zurck in das Fenster 'local squeezing definitions'. Die neu festgelegten oder genderten Parameter fr das / die bearbeiteten Squeezereservoir(s) erscheinen in den Feldern und der Liste dieses Fensters.

Besttigen Sie dort mit 'ok'. Dies fhrt Sie zurck in das Fenster 'solidification definitions'.Der Squeeze-Vorgang endet auf jeden Fall beim ersten ffnen des Werkzeugs.

3.4 Druckguspezifische Eintrge im 'protocol listing'

Wenn Sie eine Simulation mit MAGMAhpdc durchfhren, erscheinen im Fenster 'protocol listing' ( MAGMASOFT Hauptoberflche Men 'info') einige zustzliche Informationen zum Druck-

gieproze. Whlen Sie in diesem Fenster den Eintrag 'Hpdc definitions'. Daraufhin werden in der Liste alle druckguspezifischen Daten bersichtlich zusammengefat, im einzelnen:

'geometry data' (Geometriedaten) 'machine data' (Maschinendaten) 'shot sleeve data' (Giekammerdaten) 'shot profile' (Schuprofil) 'process data' (Prozedaten) 'shot characteristics' (Festlegen des Umschaltpunktes) 'venting process' (Formentlftung) 'cycle definitions' (Giezyklen) 'core open definitions' (ffnen der Formteile) 'cooling channel definitions' (Khlkanle)Das Fenster 'protocol listing' ist in Kap. 9.9, Seite 9-22 des MAGMASOFT 4.4 Handbuchs aus-fhrlich erklrt.

3.5 Wrmebilanz

Sie knnen die Wrmeflsse von Materialien und definierten Teilprozessen, z.B. Sprhen der Form, sowie von Khlkanlen darstellen. Auf die entsprechenden Ausgaben des Programms grei-


fen Sie ber drei Funktionen des 'info'-Mens zu. Diese sind in Kap. 9.8, Seite 9-15 des MAGMA-SOFT 4.4 Handbuchs beschrieben.

KAP. 4: MAGMASPRAY 75

4 MAGMAspray

4.1 Einleitung

Im Seriengu (insbesondere Druckgu) wird zwischen den einzelnen Giezyklen durch Sprhen und anschlieendes Ausblasen (Bild 4-1) Trennmittel auf die Form aufgetragen. Dabei werden der Form abhngig von den verwendeten Medien und der Dauer oft erhebliche Wrmemengen entzogen, was zu einer Verkrzung der Prozezyklen fhren kann.Bild 4-1: Khlen der Form durch Sprhen

Die MAGMASOFT Option MAGMAspray simuliert die durch das Sprhen und Blasen bedingte Abkhlung der Form. "Sprhen" simuliert den Auftrag handelsblicher wasserlslicher Trennstof-fe, "Blasen" das anschlieende Trocknen der Form mittels Druckluft. Die Khlung wird fr alle Fl-chen der Form bercksichtigt, die Kontakt mit den Materialgruppen 'Cast Alloy', 'Core', 'Feeder', 'Feederneck', 'Gating', 'Filter' und 'Ingate' haben. Kontaktflchen der Form mit den Materialgrup-


pen 'Inlet', 'Stalk' und 'Biscuit' werden nicht gekhlt. Tab. 4-1 zeigt, welche Materialgruppen fr die Form abhngig von den verwendeten MAGMASOFT Modulen zur Verfgung stehen.

Modul Materialgruppe im Preprocessor

Standard MAGMASOFT Dauerform 'PERMM' / 6

Druckguverfahren(MAGMAhpdc)

Dauerform 'PERMM' / 6Schieber 'SIDEC' / 21Bewegliche Formhlfte 'EJECTOR' / 22Feste Formhlfte 'COVER' / 23

Niederdruckguverfahren(MAGMAlpdc)

Dauerform 'PERMM' / 6Seitenschieber 'SIDEC' / 21Tab. 4-1: Verfgbare Formteile in MAGMASOFT und einigen Modulen

Um MAGMAspray zu starten, gehen Sie wie folgt vor:

Geben Sie die Simulationsparameter wie gewohnt ein. Im Fenster 'solidification definitions' gibt es einen Eintrag 'spray process'. Wenn Sie auf die

Schaltflche rechts neben 'spray process' klicken, erscheint ein kleines Untermen mit den Eintrgen 'yes' und 'no'. Aktivieren Sie 'yes'. Wenn der Eintrag schon 'yes' lautet, mssen Sie nochmals auf diesen Eintrag klicken.

Das Fenster 'spray definitions' erscheint (Bild 4-2).

Oberkern 'TOPC' / 22Unterkern 'BOTTC' / 23

Rderguverfahren(MAGMAwheel)

Dauerform 'PERMM' / 6Seitenschieber 'SIDEC' / 21Oberkern 'TOPC' / 22Unterkern 'BOTTC' / 23

KAP. 4: MAGMASPRAY 77

4.2 Das Fenster 'spray definitions'Bild 4-2: Definition des Sprhvorgangs

Um MAGMAspray anzuwenden, definieren Sie die einzelnen Prozeschritte wie im folgenden be-schrieben.

Beachten Sie, da die Felder im Fenster 'spray definitions' reine Anzeigefelder sind. Um deren Eintrge zu bearbeiten, whlen Sie die Schaltflchen 'options', 'insert', 'add' oder 'delete'. Diese Schaltflchen werden am Ende dieses Kapitels beschrieben.

Sie knnen beliebig viele Prozeschritte fr den Sprhvorgang definieren, die alle in der Liste 'step list' angezeigt werden. Wenn Sie einen Prozeschritt bearbeiten wollen, mssen Sie ihn zu-


nchst aktivieren. Dazu klicken Sie mit der linken Maustaste auf die entsprechende Zeile in der Liste. Die Angaben im mit 'selection' berschriebenen Teil des Fensters oberhalb dieser Liste be-ziehen sich immer auf den gerade aktiven Prozeschritt. Sie bedeuten im einzelnen folgendes:

'step' Laufende Nummer des Prozeschritts'action' Art des Prozeschritts:

Sprhen (spray) Blasen (blow) Warten (wait)

'controlled by' Parameter fr die Kontrolle des Prozeschritts (wie lange der Proze-schritt dauern soll): Zeit (time)Nheres zu diesen Funktionen finden Sie in Kap. 4.3, Seite 80.

Wenn Sie das Fenster zum ersten Mal whrend der Definition einer Simulation aufrufen, ist be-reits standardmig ein Prozeschritt definiert, den Sie zunchst bearbeiten mssen. Gehen Sie wie folgt vor, wenn Sie Prozeschritte lschen, bearbeiten oder hinzufgen wollen:

Markieren Sie den zu bearbeitenden Schritt in der Liste 'step list'. Wenn Sie einen Schritt mit allen Eintrgen lschen wollen, klicken Sie auf 'delete'.

Tem

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