Simulación de solidificación de aleaciones de Al-Si con subenfriamiento de punta de dendrita
Autores: Wang, Hongda; Hamed, Mohamed S.; Shankar, Sumanth
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Enfoque de solución novedoso
Proceso de solidificación
Aleaciones binarias Al-Si hipoeutécticas
Subenfriamiento
Distribución de temperatura
Punta de dendrita
Flujo de fluido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
Se propone un enfoque de solución novedoso para la simulación numérica del proceso de solidificación de aleaciones binarias Al-Si hipoeutécticas durante los modos de solidificación ascendente y descendente. Siempre se observa subenfriamiento durante la solidificación, pero el fenómeno no pudo ser considerado en la solución numérica actual. En este enfoque, se utilizó la distribución de temperatura en la zona pastosa para definir la fracción de sólido, lo que permitió evaluar el efecto del subenfriamiento de la punta de dendrita en las características de la solidificación de la aleación binaria. Se encontró que el algoritmo numérico actual reduce significativamente el tiempo de cálculo. La distribución de temperatura transitoria y el tiempo de solidificación del análisis numérico, considerando la convección natural debido a los gradientes de temperatura y concentración, se han simulado y validado con resultados experimentales. Los resultados numéricos, considerando el subenfriamiento de la punta de dendrita, tienen mejor concordancia con los resultados experimentales. Se han investigado y discutido los efectos del subenfriamiento de la punta de dendrita en el flujo de fluido (perfil de velocidad), G, R y 1 para ambos modos de solidificación ascendente y descendente de las aleaciones Al-Si. Se encontró que la consideración del subenfriamiento aumenta G y reduce R en ambos modos de solidificación. Durante la solidificación descendente, considerar el subenfriamiento aumentó significativamente la velocidad del flujo y disminuyó 1. El espaciamiento de los brazos primarios de dendrita podría validarse con resultados de experimentos de solidificación unidireccional solo cuando se consideró el subenfriamiento de la punta de dendrita.
Descripción
Se propone un enfoque de solución novedoso para la simulación numérica del proceso de solidificación de aleaciones binarias Al-Si hipoeutécticas durante los modos de solidificación ascendente y descendente. Siempre se observa subenfriamiento durante la solidificación, pero el fenómeno no pudo ser considerado en la solución numérica actual. En este enfoque, se utilizó la distribución de temperatura en la zona pastosa para definir la fracción de sólido, lo que permitió evaluar el efecto del subenfriamiento de la punta de dendrita en las características de la solidificación de la aleación binaria. Se encontró que el algoritmo numérico actual reduce significativamente el tiempo de cálculo. La distribución de temperatura transitoria y el tiempo de solidificación del análisis numérico, considerando la convección natural debido a los gradientes de temperatura y concentración, se han simulado y validado con resultados experimentales. Los resultados numéricos, considerando el subenfriamiento de la punta de dendrita, tienen mejor concordancia con los resultados experimentales. Se han investigado y discutido los efectos del subenfriamiento de la punta de dendrita en el flujo de fluido (perfil de velocidad), G, R y 1 para ambos modos de solidificación ascendente y descendente de las aleaciones Al-Si. Se encontró que la consideración del subenfriamiento aumenta G y reduce R en ambos modos de solidificación. Durante la solidificación descendente, considerar el subenfriamiento aumentó significativamente la velocidad del flujo y disminuyó 1. El espaciamiento de los brazos primarios de dendrita podría validarse con resultados de experimentos de solidificación unidireccional solo cuando se consideró el subenfriamiento de la punta de dendrita.