Optimizando el sistema de compuertas para la fundición a inversión rápida de aleaciones con memoria de forma: análisis numérico computacional para la minimización de defectos en una estructura de celda cúbica simple
Autores: Albuquerque, Carlos E. S.; Silva, Paulo C. S.; Grassi, Estephanie N. D.; De Araujo, Carlos J.; Delgado, João M. P. Q.; Lima, Antonio G. B.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Prototipado virtual
Simulación numérica de fundición
Sistema de inyección
Proceso de fundición en molde perdido
Diseño asistido por computadora
Aleación de memoria de forma de bronce de aluminio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
Con la ayuda de la prototipación virtual y la simulación numérica de fundición, este trabajo presenta la optimización de un sistema de inyección utilizado en un proceso de fundición de inversión no tradicional que aplica fuerza centrífuga perpendicular para inyectar el metal fundido en moldes de yeso refractario. En este estudio, se utilizan técnicas avanzadas de simulación y producción de geometrías complejas en Diseño Asistido por Computadora (CAD) en el diseño del sistema de fundición de una estructura de celda cúbica simple miniaturizada. La pieza fundida tiene un perfil de forma compleja y necesita un acabado superficial alto con estrictas tolerancias dimensionales. La aleación utilizada para llenar el molde es una aleación de bronce de aluminio con memoria de forma (SMA). Se utilizó CAD para modelar la pieza y los modelos propuestos para la optimización de la fundición. Se utilizó el software ProCAST para la simulación numérica del proceso de fundición. Se utilizaron parámetros experimentales como datos de entrada para la simulación numérica. Los resultados de la simulación se analizaron centrándose en la identificación de defectos en las estructuras cúbicas simples de SMA Cu-Al-Mn. Se han diseñado diferentes sistemas de alimentación para eliminar los defectos identificados. En cuanto a la recirculación del metal fundido, el modelo óptimo de boquilla tiene un perfil de cono truncado, con un radio mayor de 6.5 mm, un radio menor de 2.0 mm y una altura de 8.0 mm (llamado aquí modelo 3). Las observaciones experimentales de las piezas de SMA fundidas coinciden con los resultados simulados del modelo de boquilla optimizado 3. Además de la eliminación de la recirculación de la aleación con la optimización de la boquilla en este trabajo, se eliminó la porosidad por contracción en la base superior de la pieza con la adición de un volumen de compensación cerca de la región donde la porosidad es más intensa. Al explorar las posibilidades que ofrece el software comercial, el trabajo contribuye a avanzar en el conocimiento y la aplicación del proceso de fundición de inversión no tradicional, destacando sus ventajas y aplicaciones potenciales.
Descripción
Con la ayuda de la prototipación virtual y la simulación numérica de fundición, este trabajo presenta la optimización de un sistema de inyección utilizado en un proceso de fundición de inversión no tradicional que aplica fuerza centrífuga perpendicular para inyectar el metal fundido en moldes de yeso refractario. En este estudio, se utilizan técnicas avanzadas de simulación y producción de geometrías complejas en Diseño Asistido por Computadora (CAD) en el diseño del sistema de fundición de una estructura de celda cúbica simple miniaturizada. La pieza fundida tiene un perfil de forma compleja y necesita un acabado superficial alto con estrictas tolerancias dimensionales. La aleación utilizada para llenar el molde es una aleación de bronce de aluminio con memoria de forma (SMA). Se utilizó CAD para modelar la pieza y los modelos propuestos para la optimización de la fundición. Se utilizó el software ProCAST para la simulación numérica del proceso de fundición. Se utilizaron parámetros experimentales como datos de entrada para la simulación numérica. Los resultados de la simulación se analizaron centrándose en la identificación de defectos en las estructuras cúbicas simples de SMA Cu-Al-Mn. Se han diseñado diferentes sistemas de alimentación para eliminar los defectos identificados. En cuanto a la recirculación del metal fundido, el modelo óptimo de boquilla tiene un perfil de cono truncado, con un radio mayor de 6.5 mm, un radio menor de 2.0 mm y una altura de 8.0 mm (llamado aquí modelo 3). Las observaciones experimentales de las piezas de SMA fundidas coinciden con los resultados simulados del modelo de boquilla optimizado 3. Además de la eliminación de la recirculación de la aleación con la optimización de la boquilla en este trabajo, se eliminó la porosidad por contracción en la base superior de la pieza con la adición de un volumen de compensación cerca de la región donde la porosidad es más intensa. Al explorar las posibilidades que ofrece el software comercial, el trabajo contribuye a avanzar en el conocimiento y la aplicación del proceso de fundición de inversión no tradicional, destacando sus ventajas y aplicaciones potenciales.