شبیه سازی انجماد و ریزساختار چدن نشکن با مدلسازی ماکروسکوپی به روش ظرفیت حرارتی موثر و مدل میکروسکوپی انتقال حرارت نیوتنی

شبیه سازی حرارتی ریخته گری در دو مقیاس ماکروسکوپی با هدف تعیین میدان حرارتی، منحنی سرد شدن موضعی، انقباضو پیش بینی تشکیل حفره انقباضی، پیش بینی انقباض فاز جامد و کمک به تعیین محل تغذیه و بهینه سازی راندمان آن وهمچنین در مقیاس میکروسکوپی با هدف پیش بینی ریزساختار و جدایش عناصرآلیاژی مورفولوژی فازهای ایجادی. عملکردمنیزیوم و تلقیح و تمایل به سفید شدن انجام می شود. شبیه سازی کوپل ماکروامیکرو معمولا با مشکلات نوسان های دماییشدید در زمان آزادشدن گرمای نهان انجماد یا وانش های فاز جامد همراه است و سرعت شبیه سازی را نیز کاهش می دهد. درتحقیق حاضر ابتدا شبیه سازی ماکروسکوپی با بهره گیری از روش ظرفیت حرارتی موثر انجام شد. سپس با معادل قرار دادنانتقال حرارت فوریه با روش نیوتنی ضریب انتقال حرارت موثری برای فاز مذاب و جامد در هر نقطه به دست می آید. این ضرایبدر شبیه سازی میکروسکوپی به روش نیوتنی با لحاظ فازهای ایجادی به کار رفت. معادلات به روش رانگ کوتای مرتبه چهارحل شد. جهت آرزیابی نتایج شبیه سازی یک نمونه پله ای با مدول های مختلف در هر پله با ذوب چدن نشکن ریخته گریشد. در هر پله ترموکویل گذاری شده و منحنی سرد شدن به دست آمد. در این نقاط ریزساختار نیز مشخص شد. مقایسه نتایجتجربی با نتایج شبیه سازی تطابق قابل قبولی را نشان داد. نتایج شبیه سازی شامل حجم گرافیت. ندول کانت. درصد پرلیت وفریت، جدایش عناصر آلیاژی و پیش بینی خواص مکانیکی موضعی بود.

کلیدواژه ها:

شبیه سازی انجماد ، ریزساختار ، چدن نشکن ، انتقال حرارت فوریه ، انتقال حرارت نیوتنی