ESTIMACIÓN DE LA POROSIDAD EN ALEACIONES Zn-Al UTILIZANDO EL CRITERIO DE NIYAMA

A. E. ARES; C. E. SCHVEZOV

Posadas

Jornada; VIII Jornadas Científico Tecnológicas; 2011

CIDET - UNAM

El criterio de Niyama es un parámetro térmico local que es de uso muy frecuente enlos software de modelización de la solidificación de aleaciones y que frecuentemente seutiliza para predecir defectos de porosidad en fundiciones de acero. Estudios adicionalesmuestran que el criterio de Niyama para determinar macro y micro porosidad tambiénpodría aplicarse a otras aleaciones diferentes al acero, como por ejemplo, a las aleacionesde aluminio A356 y las de aluminio magnesio AZ91D, aunque no se han encontradovalidaciones con datos experimentales. Según algunos autores, se debe asegurar que losnúmeros de Niyama sean evaluados a una temperatura específica (por ejemplo, 10 % delintervalo de solidificación por encima de la temperatura de solidus, ó el 90% de la fracciónsolidificada).A partir de los datos de temperatura-tiempo-posición obtenidos mediante lasolidificación direccional horizontal, con dos sentidos de extracción calórica, de lasaleaciones ZA-10, ZA-15, ZA- 17,2 y ZA-27, se determinaron las siguientes variables enfunción del tiempo y de la posición longitudinal: las velocidades de enfriamiento, x tdtdT , ylos gradientes de temperatura, x tdxdT , . Dado que las solidificaciones se efectuaron enforma unidireccional y con dos sentidos de extracción calórica predominante, entonces seproducen pares de interfases que avanzan en sentido contrario a medida que progresa lasolidificación. Para cada par de interfases se determinaron las velocidades de cada una delas interfases V jx ti , ; V x t L , , así como sus aceleraciones a jx ti , ; a x t L , . Finalmente sedeterminó la relación  2,dtdTdxdTNy x t  , considerados ambos términos de la misma comopromedios para una posición intermedia entre dos termocuplas adyacentes.Todas las variables calculadas se relacionaron con la composición, con la estructurafinal de solidificación, con la zona de contracción final y con la porosidad (macroporosidad)de las probetas, determinándose valores límites obtenidos a partir de las observacionesexperimentales.Finalmente se modelizaron los números de Niyama con funciones del tipoLorentzianas invertidas, obteniéndose un completo conjunto de funciones con parámetrosque permiten simular completamente la solidificación tanto en las zonas líquida, pastosa,eutéctica y sólida para cada concentración, lo que permitió la obtención de valores límitespara los números de Niyama en dichas aleaciones, por debajo de los cuales se observó unamacroporosidad.