Autor: Monastyrskiy V.P., Bessonov V.A., Komarova E.V.
Este artículo investiga la modelización de la porosidad y los defectos de contracción en piezas fundidas de acero 14X17N2L, utilizando los sistemas de simulación PoligonSoft y ProCAST. Se comparan modelos estándar y el nuevo modelo de porosidad implementado en PoligonSoft . Enfatiza la importancia de mejorar los algoritmos para lograr predicciones más precisas, recomendando validar los modelos en condiciones de laboratorio controladas para evaluar su aplicabilidad en la producción real.
En la producción moderna de fundición, las cuestiones relacionadas con la implementación de nuevas piezas fundidas, el aumento del rendimiento, la reducción del trabajo y los costos materiales se resuelven mediante el uso de software diseñado para modelar procesos de fundición. Esto permite reducir los costos de diseño y ajuste de la tecnología de fundición, ya que el desarrollo del sistema de alimentación y de las variables tiempo-temperatura del proceso tecnológico se lleva a cabo no en fusiones reales y costosas, sino en el espacio virtual de un modelo matemático.
El bajo costo y los cortos plazos de los experimentos por computadora, así como el gran volumen y la claridad de la información obtenida sobre la influencia del proceso tecnológico y la calidad de la futura pieza fundida, hacen de la simulación computacional una herramienta esencial en la producción experimental.
La experiencia de muchos años en el uso de programas comerciales de fundición muestra que el procedimiento más demandado es la predicción de la macro y micro porosidad por contracción en las piezas fundidas.
La adecuación de los modelos matemáticos implementados en los programas de fundición es fácil de evaluar por los resultados de su aplicación en numerosas plantas de fundición. Existen pruebas convincentes de que los resultados de la simulación predicen con bastante precisión la ubicación y el tamaño de las áreas afectadas por los defectos de contracción.
En la práctica, generalmente se conforman con una predicción de porosidad a nivel cualitativo. Sin embargo, los desarrolladores de software de fundición, en respuesta a las crecientes demandas de la producción moderna, buscan mejorar los modelos para obtener no solo una imagen cualitativa, sino también cuantitativa bastante precisa de la porosidad.
El modelo de porosidad utilizado para resolver problemas prácticos en la producción de fundición siempre es un modelo de simulación simplificado. En este modelo, el proceso de formación de defectos de contracción se divide en dos procesos relativamente independientes: el proceso de formación de la cavidad de contracción y el proceso de formación de la microporosidad.
El objetivo de este estudio es la primera parte del modelo de porosidad: el proceso de formación de cavidades de contracción a diferentes velocidades de cristalización. El trabajo presenta los resultados de la simulación de defectos de contracción utilizando dos módulos diferentes. Los cálculos se realizaron en el módulo estándar de porosidad del "PoligonSoft" [1] y en el nuevo modelo de porosidad, incluido en el software como modelo alternativo.
La teoría macroscópica de la cristalización de aleaciones en su forma más general fue formulada por V.A. Zhuravlev [2]. En sus trabajos se presenta un sistema completo de ecuaciones que describe los procesos térmicos, de difusión e hidrodinámicos en la zona bifásica de la fundición.
El sistema «PoligonSoft» es uno de los programas comerciales rusos más conocidos para la simulación de procesos de fundición, cuyo modelo de porosidad se desarrolló sobre la base de la teoría macroscópica de la cristalización de aleaciones.
En el modelo estándar de porosidad del programa «PoligonSoft», la formación de cavidades de contracción ocurre debido al descenso de la superficie libre del metal líquido, causado por la contracción durante la solidificación. El flujo del metal líquido ocurre bajo la acción de las fuerzas de gravedad. El escenario de formación de una cavidad de contracción depende de la fracción de fase sólida en el metal líquido cerca de la superficie libre del metal. Desde el momento de la formación de una estructura sólida inmóvil, el flujo del metal líquido comienza a ser influenciado por las fuerzas de tensión superficial. Cuando el efecto capilar supera las fuerzas de gravedad, el flujo de metal líquido y la formación de la cavidad de contracción se detienen.
La magnitud del descenso de la superficie libre de la colada se calcula en cada paso de tiempo del cálculo, basándose en la condición de constancia de la masa del metal que cristaliza.
En el nuevo modelo de porosidad del sistema de simulación de fundiciones «PoligonSoft» se ha precisado el mecanismo de formación de cavidades de contracción internas y macroporosidad, es decir, porosidad cuya fracción volumétrica es comparable al coeficiente de contracción durante la solidificación. Se supone que para la formación de un poro es necesario realizar trabajo para crear una nueva superficie de separación. El proceso de formación de poros es una forma de relajación de tensiones que surgen en el metal líquido debido a la deformación del mismo durante la solidificación. La viabilidad de los poros formados está determinada por el equilibrio entre la presión negativa en el metal líquido y la fuerza de tensión superficial que tiende a cerrar el poro. El lugar de aparición del poro, además de la presión, depende de la dispersión de la estructura dendrítica, que limita el tamaño del poro. También es importante determinar cuál de los dos posibles procesos de desarrollo de la porosidad es energéticamente más favorable: la formación de un nuevo poro o el crecimiento de uno ya existente [3, 4].
La formación de cavidades de contracción internas en un nodo térmico cerrado comienza con la aparición de una superficie libre del metal líquido. De acuerdo con la nueva concepción del modelo de porosidad, la superficie libre del metal líquido es la frontera de separación "metal líquido-entorno", cuya formación es posible cuando la presión en el nodo térmico cae hasta un cierto valor crítico Pcrit. Mientras no se alcance esta presión crítica, se produce un aumento en el espesor del metal sólido que rodea el metal líquido, es decir, un aumento en el espesor de la capa sobre la futura cavidad de contracción.
La superficie libre del metal líquido se forma solo si en el metal líquido aún no existe una estructura dendrítica continua de fase sólida. Si dicha estructura ya se ha formado, no es posible la formación de una superficie libre del metal líquido capaz de moverse libremente. En este caso, la contracción del metal no llevará a la formación de una cavidad de contracción, sino a la formación de macroporosidad dispersa. El tamaño y la forma de los poros que se formen estarán determinados por la configuración del espacio interdendrítico.
Otra característica del nuevo modelo de porosidad es la consideración del efecto capilar. Se supone que el desplazamiento del metal líquido bajo la acción de las fuerzas de gravedad es imposible. Las fuerzas de tensión superficial impiden el vaciado del espacio interdendrítico cuando la superficie libre del metal líquido desciende.
La evaluación de la adecuación de los modelos de porosidad SKM LP «PoligonSoft» se llevó a cabo en piezas fundidas de acero 14X17N2L. El metal se vertió en moldes de cerámica con un espesor de pared de 10-12 mm, colocados dentro de una caja de acero. Como relleno de soporte se utilizó chamota triturada de moldes cerámicos. El precalentamiento de los moldes se realizó a una temperatura de 950°C durante 14-16 horas. El vertido del metal en los moldes se realizó dentro de los 5 minutos posteriores a la salida del molde del horno. La temperatura del metal vertido era de 1580°C. Todas las operaciones se realizaron al aire libre.
Se produjeron dos tipos de piezas fundidas según esta tecnología. La primera de ellas fue una pieza fundida simple, para la cual se utilizó como modelo un cilindro con un diámetro de 40 mm y una longitud de 335 mm, incluida la copa. El peso de la pieza fundida era de 3.7 kg.
La segunda pieza fundida fue un bloque de fundición en serie con un modelo de sección rectangular de 45x55 mm y una longitud total de 370 mm, con un peso de 9.5 kg.
En el molde se colocaron dos piezas fundidas idénticas. Después de llenar el molde, la superficie del metal en uno de los moldes se aisló con una capa de polvo aislante térmico. La superficie del metal en el otro molde permaneció sin aislamiento.
Las piezas fundidas obtenidas fueron fresadas a lo largo de toda su longitud. El metal se eliminó hasta el plano de simetría del bebedero. En la Figura 1 se muestran las cavidades de contracción formadas en las piezas fundidas con la superficie libre del metal aislada y en las piezas sin tal aislamiento.
Figura 1. Cavidades de contracción en piezas fundidas de acero 14X17N2L con la superficie libre del metal aislada (a, c) y sin aislar (b, d).
a, b) – sección rectangular; (c, d) – sección cilíndrica.
En las piezas con la superficie libre del metal aislada, la cavidad de contracción se forma debido al crecimiento de la fase sólida en las paredes de la copa de colada y al descenso de la superficie libre del metal por la contracción del metal que se solidifica. Como resultado, se obtiene una cavidad de contracción de forma cónica clásica, como se observa en la Figura 1a.
La formación del cono de contracción se detiene cuando la fase sólida que crece desde las paredes adversas de la copa de colada se encuentra en el centro . En el nodo térmico formado, surge una serie de cavidades de contracción cerradas situadas en el cuerpo de la pieza.
En las piezas mostradas en las Figuras 1b y 1d, la intensa refrigeración de la superficie del metal líquido conduce a la formación temprana de un nodo térmico cerrado dentro de la copa de colada. Como resultado, en el nodo térmico hay una cantidad significativamente mayor de metal líquido a una temperatura más alta. En el momento de la formación de la superficie libre del metal, surge una capa de gas entre el metal líquido y la fase sólida situada por encima, lo que reduce drásticamente la intensidad de la refrigeración del metal líquido. Además, es importante que la superficie libre del metal ocupe una parte insignificante de la sección transversal de la pieza. Esto significa que la velocidad de descenso de la superficie libre del metal es mayor que en el caso de la copa de colada aislada (Figuras 1a y 1c). Todo esto crea condiciones para la formación de una cavidad de contracción prolongada en lugar de una serie de cavidades pequeñas.
Es interesante notar que la profundidad de penetración de la cavidades de contracción en el cuerpo depende poco de las condiciones de transferencia de calor en la superficie del metal. El análisis cuantitativo mostró que el área de la sección de la cavidad de contracción en la Figura 1a es del 18.6%, mientras que en la Figura 1b es del 13.8% del área de la pieza fundida, es decir, el volumen ocupado por los vacíos es aproximadamente el mismo. Por lo tanto, se puede suponer que el volumen de contracción, compensado por el metal líquido de las cavidades de contracción, es aproximadamente el mismo en ambos casos.
Cabe señalar que las cavidades de contracción abiertas mantienen la simetría circular de la copa en la que se forman (Figura 1a). En las cavidades de contracción cerradas, solo la capa de metal sólido bajo la cual se encuentra la cavidad presenta signos de simetría. El punto inicial de formación de esta cavidad es el punto de mínima presión en el nodo térmico cerrado. Con una disposición estrictamente vertical de la pieza fundida y una simetría circular ideal de la copa y la capa de metal curvada hacia adentro, como en las Figuras 1b y 1g, la zona de mínima presión debería estar en el centro de simetría y tener forma circular. Si no se cumplen estas condiciones, cuando la forma no es estrictamente vertical y la capa de metal está desigualmente curvada debido a fluctuaciones en la transferencia de calor, el mínimo de presión se encuentra en un punto cuya ubicación es aleatoria. La superficie libre del metal formada en las proximidades de este punto no ocupará inmediatamente toda la sección transversal del nodo térmico. Esto determina la asimetría de la cavidad de contracción, que observamos en las Figuras 1b y 1g.
La simulación del proceso de cristalización de las piezas fundidas mencionadas anteriormente se realizó en el sistema de simulación de procesos de fundición «PoligonSoft» y luego se repitió en condiciones similares en el sistema ProCAST.
Los cálculos se realizaron en dos etapas. En la primera etapa se simuló el proceso de enfriamiento de los moldes cerámicos, ubicados en el taller en espera de la colada. Los resultados de este cálculo proporcionan la distribución inicial de la temperatura en el molde, necesaria para la segunda etapa del cálculo. En la segunda etapa se simuló el proceso de cristalización del metal desde el momento de su vertido en el molde hasta su solidificación completa.
Las propiedades termofísicas del metal, necesarias para realizar los cálculos, se calcularon según la composición química de la aleación en la base de datos termodinámica incluida en el sistema ProCAST. Los cálculos se realizaron utilizando el modelo de cristalización no equilibrada de Scheil, que asume una difusión limitada en la fase sólida [5, 6]. La composición química del acero 14X17N2L se presenta en la tabla 1. Las propiedades termofísicas de la concha cerámica y el material de soporte se presentan en la tabla 2.
Tabla 1. Composición química del acero 14X17N2L
Tabla 2. Propiedades termofísicas del molde y del material de soporte
Las condiciones de cristalización de la pieza fundida dependen significativamente de las condiciones de transferencia de calor en el contacto de la pieza con el molde, así como en las fronteras de todos los cuerpos sólidos: el molde, el material de soporte y la caja de moldeo.
Se supuso que el coeficiente de transferencia de calor en la frontera metal-molde disminuye considerablemente desde el momento en que se forma una capa sólida en la superficie de la pieza fundida (tabla 3).
Sin embargo, en los cálculos se consideró que la energía térmica se transfiere de dos maneras en el contacto del material de soporte con los cuerpos sólidos. Una parte de la energía térmica se transfiere a través del contacto directo de las partículas del material granular con la superficie de los cuerpos, y la otra parte se transfiere por radiación térmica [7]. Se supuso que el 50% de la superficie de contacto directo de las partículas del material de soporte con otros cuerpos participa en el intercambio térmico por contacto, mientras que el resto de la superficie de los cuerpos sólidos (molde y caja de moldeo) participa en el intercambio térmico por radiación. El coeficiente de transferencia de calor en el contacto se estableció en 100 W/(m²·K), y el factor de emisividad de las superficies que participan en el intercambio térmico por radiación se fijó en 0.8.
Tabla 3. Coeficiente de transferencia de calor en la frontera metal-molde
En este trabajo, todos los cálculos en «PoligonSoft» se realizaron utilizando el modelo estándar de porosidad y luego se repitieron con el nuevo modelo de porosidad. Los cálculos en el sistema ProCAST se realizaron con el modelo estándar de porosidad, que con respecto a la formación de cavidades de contracción es muy similar al modelo estándar de porosidad de «PoligonSoft».
En todos los cálculos en «PoligonSoft», se utilizaron las configuraciones predeterminadas de los modelos de porosidad. Cabe señalar que, para el nuevo modelo de porosidad, es relevante la parte de las configuraciones del modelo estándar que se refiere al flujo del metal líquido en la zona bifásica y la formación de microporosidad. Las configuraciones específicas del nuevo modelo relacionadas con la formación de cavidades de contracción y macroporosidad incluyen el módulo de compresibilidad del metal líquido E, el coeficiente de tensión superficial σ, y la distancia entre los ejes secundarios de las dendritas λII. Un parámetro importante del modelo de porosidad es la presión crítica Pcrit, que determina la formación de una nueva superficie de separación, es decir, la superficie libre del metal líquido o un poro. Como se indicó anteriormente, en el nuevo modelo de porosidad, Pcrit es una variable importante. En el modelo estándar de porosidad Pcrit siempre tiene un valor positivo que solo tiene importancia para la formación de microporosidad. Los valores establecidos para el cálculo corresponden aproximadamente a la representación física de la formación de defectos de contracción en el modelo estándar. Los valores de estas configuraciones utilizados en los cálculos son: E=2000Mpa, σ= 1*10-6N/m, λII=30μm, Pcrit=-0.1Mpa.
Los valores de configuración del modelo estándar de porosidad de «PoligonSoft» responsables de la formación de cavidades de contracción fueron: Pl1=0.7, Pl2=0.4, Pl3=0.3. Los parámetros equivalentes en el modelo estándar de porosidad de ProCAST fueron MACROFS=0.7 y PIPEFS=0.3.
Los resultados de la simulación de los defectos de contracción en piezas fundidas de secciones rectangulares y cilíndricas se presentan en las Figuras 2, 3 y 4, 5, respectivamente. En las Figuras 2a-5a se muestran los resultados obtenidos con el modelo estándar de porosidad, mientras que en las Figuras 2b-5b se presentan los resultados de la simulación utilizando el nuevo modelo de porosidad de «PoligonSoft». Para una comparación completa, las Figuras 2c-5c muestran los resultados obtenidos con el modelo estándar de porosidad del sistema ProCAST. En todas las figuras se muestra una sección longitudinal de la pieza fundida, tal como se ve en la Figura 1.
Para los cálculos realizados en «PoligonSoft», los defectos de contracción se muestran de dos maneras. Las imágenes de la izquierda muestran únicamente las cavidades de contracción, mientras que las imágenes de la derecha muestran los campos de toda la macro- y microporosidad presente en la pieza fundida.
En el caso de la superficie libre del metal aislada (Figuras 2, 3), los resultados de la simulación de la cavidad de contracción corresponden en general al experimento real (Figuras 1a, 1c). Los cálculos realizados con el modelo estándar de porosidad de «PoligonSoft» muestran una cavidad de contracción cónica, en cuyo fondo hay una zona de macro- y microporosidad. Las dimensiones generales de la zona de defectos de contracción en la copa de colada corresponden al experimento real. Sin embargo, la cavidad de contracción obtenida en el cálculo es más superficial que en la pieza fundida real. Los cálculos en ProCAST muestran una cavidad de contracción pequeña en la copa de colada, prácticamente igual a la de la Figura 2a.
Figura 2. Cavidades de contracción en una pieza fundida de sección rectangular con la superficie libre del metal aislada.
a) – modelo estándar de porosidad;
b) – nuevo modelo de porosidad;
c) – modelo de porosidad ProCAST.
Debajo de la cavidad de contracción, en el cuerpo de la pieza fundida, los cálculos muestran la presencia de defectos de contracción. El modelo estándar de porosidad de «PoligonSoft» (Figura 2a) muestra una extensa zona de defectos de contracción, cuya área es mayor que en la Figura 1a, pero su extensión y ubicación en la pieza corresponden bien a la pieza real. La fracción volumétrica de porosidad en esta zona es solo del 5-10% y no constituye una cavidad de contracción, pero, en términos de volumen de contracción, podría dar un valor cercano al experimento.
Figura 3. Cavidades de contracción en una pieza fundida cilíndrica con la superficie libre del metal aislada
a) – modelo estándar de porosidad;
b) – nuevo modelo de porosidad;
E=2000Mpa, Pcrit=-0.1Mpa.
c) – modelo de porosidad ProCAST.
El nuevo modelo de porosidad de «PoligonSoft» y los cálculos en el sistema ProCAST muestran una representación similar de los defectos de contracción en la pieza cilíndrica (Figuras 3b y 3c). La porosidad en el cuerpo de esta pieza se presenta como una serie de zonas locales con una fracción volumétrica de porosidad de aproximadamente 40-50% (Figuras 3b y 3c), lo cual coincide razonablemente bien con la pieza fundida real (Figura 1c).
En el caso de la pieza de sección rectangular, el nuevo modelo de porosidad de «PoligonSoft» y el modelo estándar de ProCAST predicen con confianza la presencia de una cavidad interna en el centro del cilindro (Figuras 2b y 2c), aunque sus dimensiones son menores que en la Figura 1a. Además, faltan algunas cavidades de contracción más pequeñas que están presentes en la pieza fundida real.
Cuando el metal líquido entra en contacto directo con el entorno, se produce un enfriamiento más intenso de la superficie del metal líquido. Esto lleva a la formación de una capa de metal y, por consiguiente, a una cavidad de contracción cerrada (Figuras 1b, 1d). Los resultados de la simulación de la formación de la cavidad de contracción para el caso de contacto directo del metal líquido con el entorno difieren significativamente del experimento real (Figuras 1b y 1d). En el modelo estándar de porosidad de «PoligonSoft», en ambos tipos de piezas fundidas, se forma una cavidad de contracción abierta, lo cual contradice el experimento real. Una fina capa de metal sólido (porosidad del 10-70%) aparece solo en el nuevo modelo de porosidad en las piezas de sección rectangular. El modelo estándar de porosidad ProCAST predice la aparición de una capa de metal cuya grosor corresponde a la pieza fundida real.
En el cuerpo de la pieza fundida, todos los modelos predicen la aparición de defectos de contracción. Sin embargo, el nuevo modelo de porosidad de «PoligonSoft» y ProCAST son considerablemente más cercanos a la realidad, aunque en estas predicciones no se observa una cavidad de contracción continua, como en el centro de la pieza mostrada en la Figura 1b.
Figura 4. Cavidades de contracción en una pieza fundida de sección rectangular con la superficie libre del metal no aislada
a) – modelo estándar de porosidad;
b) – nuevo modelo de porosidad;
E=2000Mpa, Pcrit=-0.1Mpa.
c) – modelo de porosidad ProCAST.
Figura 5. Cavidades de contracción en una pieza fundida cilíndrica con la superficie libre del metal no aislada
a) – modelo estándar de porosidad;
b) – nuevo modelo de porosidad;
c) – modelo de porosidad ProCAST.
Como se puede observar en los resultados obtenidos, los modelos de porosidad considerados resuelven con éxito la tarea práctica de determinar el tamaño y la ubicación de los defectos de contracción en la pieza fundida. Las discrepancias entre los resultados de la simulación y los defectos en las piezas reales tienen varias causas. La principal es que todos los modelos de porosidad son deterministas, es decir, el resultado de la simulación está completamente determinado por el algoritmo, los valores de las variables de entrada y el estado inicial del sistema.
La formación de una cavidad de contracción está relacionada con la caída de presión en la zona bifásica de la pieza fundida o en un nodo térmico cerrado, y ocurre en todos los nodos de la malla de cálculo donde la presión alcanza un valor crítico. La simetría de la pieza fundida y, como consecuencia, la simetría de las condiciones de contorno del problema térmico, inevitablemente conducen a la simetría de la zona de defectos de contracción. La única fuente de aleatoriedad en la simulación es la asimetría de la malla de elementos finitos.
En la realidad, existen muchos factores aleatorios que no se pueden tener en cuenta. Estos incluyen la no verticalidad de la disposición de la pieza fundida, el espesor desigual del molde y la composición no uniforme del material de soporte. La desviación del eje vertical es claramente visible en todas las piezas fundidas mostradas en la Figura 1. La desviación de la vertical conduce a la formación de una capa de metal con un abombamiento asimétrico (Figuras 1b, 1d). La formación de una cavidad de contracción cerrada comienza con la formación de la superficie libre del metal en la zona de presión mínima, es decir, en el punto más alto donde existe el metal líquido. Si la capa sólida no es simétrica y la pieza fundida no está dispuesta verticalmente, el área de presión mínima se reduce a un punto. Esto conduce a la formación de una cavidad de contracción alargada y estrecha.
En la Figura 1b se observa claramente cómo la cavidad de contracción se extiende hasta la pared lateral de la copa de colada. Es natural suponer que el espesor desigual de la capa de metal indica fluctuaciones en la transferencia de calor en la interfaz "metal-molde". Estas fluctuaciones pueden surgir debido a la presencia de partículas de material combustible en el material de soporte o por el derrame de metal líquido fuera de la copa.
Otra razón para la discrepancia entre los resultados de la simulación y el experimento es la forma en que está diseñado el algoritmo del modelo de porosidad. Los modelos de porosidad en los programas comerciales incluyen simplificaciones que reducen drásticamente el tiempo de cálculo, lo cual es importante para los cálculos de ingeniería. Una de las técnicas para simplificar el problema se refiere al flujo del metal líquido durante la formación de la cavidad de contracción. Dado que en cada paso de tiempo cierta cantidad de metal líquido se convierte en sólido, el peso de la pieza fundida aumenta formalmente, ya que su volumen, definido por la malla de elementos finitos que no cambia, permanece constante. Una de las formas de ajustar el volumen de la pieza fundida para normalizar el peso es bajar el nivel del metal en el molde. Reducir el nivel del metal en el molde se representa formalmente como "desactivar" los nodos de la malla de cálculo por encima de la superficie libre del metal. Este algoritmo asegura fácilmente la constancia de la masa; sin embargo, como muestra la comparación con el experimento, introduce errores en la determinación del volumen de la pieza fundida que se está cristalizando. Una de las consecuencias visibles de este error es que la capa de metal sobre la cavidad de contracción es demasiado delgada (Figura 4) o está ausente (Figura 5), lo cual no coincide con el aspecto de las piezas fundidas reales (Figura 1b, 1d).
Los modelos de porosidad de «PoligonSoft» permiten, con alta probabilidad, determinar de manera confiable la ubicación y el tamaño de las zonas de porosidad por contracción en las piezas fundidas. Por lo general, esta evaluación cualitativa de los defectos es suficiente para resolver problemas de ingeniería.
La predicción de defectos a nivel cuantitativo, en la que no solo se puede comparar la ubicación de las zonas de defectos de contracción con la pieza real, sino también la fracción volumétrica del defecto en un punto dado de la pieza, requiere la mejora de los algoritmos de simulación. Alcanzar este nivel de predicción es una tarea importante con gran significado práctico.
En el marco de esta tarea, el nuevo modelo de porosidad de «PoligonSoft» ha refinado los mecanismos de formación de cavidades de contracción cerradas y la aparición de macroporos de contracción. Los resultados presentados muestran que la predicción de los defectos de contracción en el nuevo modelo tiene un mayor parecido con las piezas fundidas reales.
Al evaluar estos resultados, se debe tener en cuenta que los factores aleatorios inherentes a la tecnología de fundición industrial pueden tener un fuerte impacto en la forma y el tipo de defectos de contracción. Los resultados presentados en este trabajo permiten evaluar la aplicabilidad de estos modelos a las condiciones de producción real. Sin embargo, la verdadera verificación de la adecuación de los modelos de porosidad debe llevarse a cabo en piezas de fundición de laboratorio, obtenidas en condiciones de experimento controlado.
[1] Marca registrada de OAO «CSoft Development», Moscú, http://csdev.ru.
[2] Zhuravlev V.A. Sobre la teoría macroscópica de la cristalización de aleaciones // Noticias de la Academia de Ciencias de la URSS. Metales, 5. 1975. pp. 93-99.
[3] Monastyrskiy V.P., Ershov M.Yu. Modelo de simulación de la formación de cavidades de contracción y macroporosidad // Fundidor de Rusia, No. 8, 2014, pp. 41-45.
[4] Monastyrskiy V.P. Modelado de microporosidad en piezas fundidas que solidifican bajo condiciones de transferencia de calor dirigida // Procesos térmicos en la técnica, vol. 3, No. 1, 2011, pp. 20-27.
[5] Thermodynamic Database for Nickel-Based Superalloys: PanNickel 5.0, CompuTerm, LLC, USA.
[6] ProCAST, marca registrada de ESI Group, Francia, www.esi-group.com.
[7] Monastyrskiy V.P., Monastyrskaya E.V. y Zuev A.V. Características termofísicas de la cristalización dirigida con el uso de material de soporte // FKHOM. 2004. No. 5. pp. 79–87.
Traducido por ing A.J. Camejo Severinov
Texto original en ruso
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