Modelización dinámica de la solidificación unidireccional de metales - Primeros Avances.

FAVILLA, P.C.; VERA, M.L.; MARIO ROBERTO ROSENBERGER; GUEIJMAN, S. F.; ARES, A.E.; SCHVEZOV, C. E.

Posadas. Misiones

Jornada; 3as Jornadas de Investigación Científico Tecnológicas 2005 de la UNaM; 2005

Universidad Nacional de Misiones

Las propiedades mecánicas de los materiales están íntimamente relacionadas con su microestructura. Existen numerosos procesos y tratamientos empleados para adecuar la misma a las condiciones más apropiadas a la aplicación de los mismos. En el caso de los materialesmetálicos los tratamientos para modificar la microestructura pueden ser volumétricos o superficiales; con o sin reacción química; por deformación plástica, en frío o en caliente. Lo que se busca es eliminar alguna de estas etapas con el objetivo de reducir los costos durante la fabricación de la pieza con las propiedades requeridas para su aplicación. En este reporte se presenta el desarrollo de la modelización del proceso de solidificación de un metal puro utilizando análisis por Elementos Finitospara estudiar los parámetros a controlardurante el proceso de solidificación y aplicarlo a la solidificación a aleaciones de interés tecnológico. El sistema que se desea modelar consiste en una probeta cilíndrica parcialmente solidificada colocada en un crisol con su eje longitudinal en posición vertical (Fig.1). El extremoinferior del cilindro está en contacto con una placa de cobre , a través de la cual se extrae calor del sistema, y la superficie lateral del cilindro, en contacto con el crisol, puede considerarse adiabática. Se desarrolló un modelo del proceso de solidificación de un metal puro  considerando una extracción de calor unidireccional constante, se hacen simplificaciones por simetría de la geometría y la simulación se realiza en estado no estacionario. Con los resultados se analiza la sensibilidad del método numérico empleando diferentes densidades de malla. Se analizó la importancia de la extracción calórica manteniendo iguales todas las otras condiciones del modelo y se comprueba que al aumentar la extracción de calor disminuyen los tiempos necesarios para quetodo el material solidifique completamente. Se pudo observar que introduciendo gradientes iniciales se obtienen tiempos de procesamiento de datos menores y una disminución notable del estado transitorio. Los tiempos para la solidificación completa obtenidos del modelo numérico están de acuerdo con los dados por la solución analítica, teniendo en cuenta las aproximaciones que se hicieron. Se probó la convergencia del modelo resolviendo el problema con diferentesdensidades de mallas, las cuales dieron prácticamente el mismo resultado. Por lo tanto se prefiere la malla menos densa ya que los tiempos de procesamiento son mucho menores.