Tytuł pozycji:
Numerical determination of equiaxed grain radii arising in the casting during 3D simulation of solidification
The knowledge of material structure allows to predict the mechanical properties of alloy casting. Such structure can be modelled in micro- and mesoscale. The first way is connected with alloy morphology and enables one to find out the shape of grains emerging during the solidification process. The second way allows to define the magnitude and distribution of these grains in the casting structure. Learning both of these ways greatly enhances one’s knowledge about such mechanical phenomena as emerging stresses, strains, hot cracking and many others. This information makes it possible for one to predict the behaviour of castings during the cooling process or the further product exploitation. The one of the most difficult issues in the numerical and computer simulations of solidification is the modelling of the structure evolving in the casting. These simulations are extremely important in the work of an engineer in the foundry industry. The paper deals with a numerical modelling of equiaxed microstructure formation during the solidification of two-component alloys. The basic enthalpy formulation was applied to model the solidification. The equiaxed grain size depends on the average cooling velocity at the moment when the liquid metal reaches the liquidus temperature. The experimentally determined dependence between grain radius and cooling velocity was used in the calculation of average grain radii distribution.
Znajomość struktury materiału pozwala na przewidywanie właściwości mechanicznych odlewów. Taka struktura może być modelowana w mikro- i mezoskali. Pierwszy sposób związany jest z określeniem morfologii stopu i umożliwia znalezienie kształtu ziaren powstających podczas procesu krzepnięcia. Druga metoda pozwala określić wielkość i rozmieszczenie tych ziaren w strukturze odlewu. Znajomość obu tych sposobów znacznie poprawia wiedzę na temat takich zjawisk mechanicznych, jak pojawiające się naprężenia, odkształcenia, pękanie na gorąco i wiele innych. Informacje te pozwalają przewidywać sposób zachowania sic odlewów zarówno w trakcie procesu chłodzenia, jak i w dalszej eksploatacji produktu. Jedną z najtrudniejszych kwestii w symulacjach numerycznych i komputerowych krzepnięcia jest modelowanie struktury powstającej w odlewie. Symulacje te są niezwykle ważne w pracy inżyniera w przemyśle odlewniczym. W artykule przedstawiono numeryczne modelowanie struktury równoosiowej tworzącej się podczas krzepnięcia stopów dwuskładnikowych, w którym wy korzystano podstawowe sformułowanie entalpowe krzepnięcia. Wielkość ziaren równoosiowvch uzależniono od średniej prędkości chłodzenia wyliczonej w chwili. gdy ciekły metal osiąga temperaturę likwidusu. Do wyznaczenia rozkładu średnich promieni ziaren w odlewie wykorzystano zależność promienia ziarna od prędkości chłodzenia wyznaczoną na drodze eksperymentu.
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).
