Prediction and validation of hot tearing in permanent mold steel casting using a viscoplastic damage model

Hot tears are unacceptable defects, which can be found in final steel casting products. It is believed that a hot tear forms at the mushy zone with a high fraction of solid due to an applied tensile strain. In this work the simulation of the solidification and deformation processes are carried out using commercial software combined with a user-defined constitutive model. The shrinkage porosity information is coupled to the constitutive deformation model in the solid state to calculate the materials damage, where a viscoplastic model can predict the hot tear formation in permanent mold steel alloy casting. A good correlation between experimental findings and predicted damage is observed.

---

Pękania są uszkodzeniami dyskwalifikującymi wyrób, mogącymi występować w produktach końcowych odlewania stali. Uważa się, że pękanie powstaje z powodu powstających naprężeń rozciągających w strefie pół-ciekłej przy wysokim tarciu ciała stałego. W niniejszej pracy symulacja krzepnięcia i proces deformacji przeprowadzone zostały przy zastosowaniu przemysłowego oprogramowania w połączeniu z określonym przez użytkownika modelem konstytutywnym. Informacja o powstałej w wyniku krzepnięcia rzadziźnie jest włączona do modelu konstytutywnego odkształceń w stanie stałym, co pozwala obliczyć uszkodzenie materiału. W tym przypadku model lepkoplastyczny może przewidzieć tworzenie się pęknięcia przy odlewaniu stopów stali do formy. Zaobserwowano dobrą korelację między wynikami doświadczalnymi i uszkodzeniami przewidywanymi przez model.