Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Jakhar Amman, Sharma lochan, Rath Prasenjit, Kumar Mahapatra Swarup

Archives of Metallurgy and Materials

|

2023

|

Vol. 68, iss. 3

1087--1102

EN

A similarity solution for conduction dominated solidification of a dilute binary isomorphous alloy has been developed. The effect solidification due to density change during phase transformation has been highlighted and investigated in detail. The governing equations for solid, liquid and mushy phase has been proposed, taking into account the effect of shrinkage or expansion due to density change during phase change. The thermo-physical properties (thermal conductivity and specific heat), equilibrium temperature and phase fraction are evaluated within the mushy zone using averaging technique. The effect of equilibrium and non-equilibrium solidification is investigated using Lever and Scheil’s rule models respectively. In addition, the effect of boundary and initial temperature on solidification behavior of the alloy is also addressed. It has been observed that the interface (liquidus and solidus) moves faster with increase in density ratio and decrease in boundary and initial temperature. No major changes in temperature distribution and interface position has been observed with variation partition coefficient and microscale behavior model (Lever rule and Scheil’s rule).

2

Thermodynamic Assessment of Mushy Zone in Directional Solidification

Mikołajczak P., Ratke L.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 4

101--109

EN

Solidification of AlSiFe alloys was studied using a directional solidification facility and the CALPHAD technique was applied to calculate phase diagrams and to predict occurring phases. The specimens solidified by electromagnetic stirring showed segregation across, and the measured chemical compositions were transferred into phase diagrams. The ternary phase diagrams presented different solidification paths caused by segregation in each selected specimen. The property diagrams showed modification in the sequence and precipitation temperature of the phases. It is proposed in the study to use thermodynamic calculations with Thermo-Calc which enables us to visualize the mushy zone in directional solidification. 2D maps based on property diagrams show a mushy zone with a liquid channel in the AlSi7Fe1.0 specimen center, where significant mass fraction (33%) of β-Al5FeSi phases may precipitate before α-Al dendrites form. Otherwise liquid channel occurred almost empty of β in AlSi7Fe0.5 specimen and completely without β in AlSi9Fe0.2. The property diagrams revealed also possible formation of α–Al8Fe2Si phases.

3

Formation of porosity in Al-Si alloys

Brůna M., Sládek A., Kucharčík L.

Archives of Foundry Engineering

|

2012

|

Vol. 12, iss. 1

5-8

EN

Porosity is one of the major defects in aluminum castings, which results in a decrease of the mechanical properties. It is induced by several mechanisms (solidification shrinkage and gas segregation). One of the method for complex evaluation of macro and micro porosity in Al-Si alloys is Tatur test technique. This article deals with evaluation of porosity with help of Tatur tests for selected Al-Si alloys. These results will be compared with results obtained from simulation software ProCAST.

4

Use of the Niyama criterion to predict porosity of the mushy zone with deformation

Polyakov S., Korotchenko A., Bast J.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

Vol. 11, iss. 4

131-136

EN

The article presents new results on the use of the Niyama criterion to estimate porosity appearance in castings under hindered shrinkage. The effect of deformation of the mushy zone on filtration is shown. A new form of the Niyama criterion accounting for the hindered shrinkage and the range of deformation localization has been obtained. The results of this study are illustrated by the example of the Niyama criterion calculated for Al-Cu alloys under different diffusion conditions of solidification and rate of deformation in the mushy zone. Derived equations can be used in a mathematical model of the casting solidification as well as for interpretation of the simulation results of casting solidification under hindered shrinkage. The presented study resulted in a new procedure of using the Niyama criterion under mushy zone deformation.

5

Zastosowanie zaawansowanych metod rozwiązywania układu równań dla przestrzennego modelu wymiany ciepła w procesie walcowania

Dębiński T., Jędrzejczyk D., Gumuła A., Głowacki M., Durak J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2008

|

Vol. 75, nr 4

193-200

PL

W artykule przedstawiono problem modelowania zjawiska wymiany ciepła w procesie walcowania pasm ze strefą półciekłą z dys-kretyzacją metodą elementów skończonych. Dla problemów tego typu wymagana jest duża dokładność obliczeń, stąd niezbędne jest odpowiednie zagęszczanie sieci elementów w badanym obszarze. Powoduje to znaczny wzrost zapotrzebowania na pamięć operacyjną komputera i jednocześnie istotnie wydłuża czas obliczeń. W celu skrócenia czasu niezbędnego do uzyskania rozwiązania stosuje się wiele technik, począwszy od uproszczenia modelu obliczeniowego, poprzez maksymalne wykorzystanie dostępnego sprzętu komputerowego (usprawnienia kodu), aż do zastosowania obliczeń równoległych. Model sekwencyjny i równoległy oparty został na technice obiektowo zorientowanej, W niniejszej pracy przedstawiono model obliczeń równoległych odwzorowanych na klaster z pamiecią rozproszoną. W celu sprawdzenia słuszności założonych tez wykonano serię obliczeń dla przykładowego procesu technologicznego. Stwierdzono ścisłą zależność wydajności obliczeniowej algorytmu od zastosowanej architektury sprzętowej klastra składającego się z węzłów wieloprocesorowych.

EN

This paper deals with heat exchange phenomenon in rolling process of plates with mushy zone. Due to requirement of both high precision of solution and short computation time an application of parallel computing algorithm has been considered in aim to carry out the decomposition and subsequent solution of resulting equation system. The mathematical model worked out on the basis of finite element method is able to give information concerning the physical process. The sequential model was implemented in object oriented technique. Thus, the sufficiently precise computation accuracy is required in aim to achieve acceptable reality. It results in necessity of generation of dense finite element mesh. Taking into consideration computer memory limits, a very accurate computation can be impossible or the computation time growths to be to long for practical application of the model. From the economical reason as well as the network capacity the parallel algorithms for clusters was used. Taking advantage of that technology one can develope a parallel algorithm of simulation of rolling of steel with mushy zone. It is possible by parallel and iterative solution of resulting equation system as well as by decomposition of mesh of elements and distribution subregions to available processor. The performances are strongly depended on the cluster architecture.

6

Numerical model of the solidification of alloys with natural convection of the liquid

Węgrzyn-Skrzypczak E., Skrzypczak T.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 1

109-112

EN

The paper deals with comparison of numerical analysis results obtained for binary alloys solidification process in the sand and permanent mould with motion of the fluid in the liquid and mushy zone. The partial differential equations describing mathematical model of the phenomena are presented. Finite Element Method is used for modeling process. Characteristic Based Split (CBS) method is used for solving momentum equation. Such approach allows to uncouple velocities and pressure. Petrov-Galerkin formulation is employed to stabilize heat conductivity equation with convective term. The results of the numerical simulations in the 2D region are discussed. Velocity fields, cooling rates and positions of the liquid, solid-liquid and solid regions are compared.

7

Algorytm obliczeń równoległych dla przestrzennego modelu zmian temperatury w procesie walcowania

Głowacki M., Dębiński T., Jędrzejczyk D.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2007

|

Vol. 74, nr 4

179-186

PL

W artykule przedstawiono problem przygotowania do symulacji procesu walcowania pasma ze strefą półciekłą. Ze względu na konieczność uzyskania wyników z dużą dokładnością w krótkim czasie, wykorzystano algorytm obliczeń równoległych w celu dekompozycji i następującego po nim rozwiązania powstałego układu równań. Opracowany model matematyczny oparty na metodzie elementów skończonych dostarcza informacji o procesie. Model sekwencyjny procesu został zaimplementowany w technice obiektowo zorientowanej. Rozpatrywany ośrodek ciągły jest niejednorodny ze względu na istniejące obszary półciekłe. Aby wyniki odzwierciedlały rzeczywistość w sposób zadowalający, niezbędne jest uzyskanie wystarczająco dużej dokładności obliczeń, co wiąże się z koniecznością generowania gęstej siatki elementów skończonych. Należy też zauważyć, że model cieplny jest tylko jednym z modeli składowych procesu walcowania. Ostatecznie w końcowym etapie powstaje konieczność rozwiązywania dużych układów równań liniowych. Ze względu na ograniczoną ilość pamięci operacyjnej komputerów, obliczenia z bardzo dużą dokładnością mogą okazać się niemożliwe do wykonania lub czas potrzebny na uzyskanie wyników będzie zbyt długi, aby model miał znaczenie praktyczne. Problem jest automatycznie rozwiązany, gdy do obliczeń stosuje się algorytmy przeznaczone do obliczeń z użyciem superkomputerów lub klastrów opartych na dużej liczbie komputerów połączonych szybką siecią. Drugie rozwiązanie jest szeroko stosowane ze względów ekonomicznych, jak również ze względu na uzyskiwane moce obliczeniowe. Jedną z szeroko stosowanych technologii dla klastrów jest interfejs przesyłania komunikatów MPI. Wykorzystując tę technologię można opracować algorytm równoległy symulacji walcowania stali ze strefą półciekłą. Można tego dokonać poprzez równoległe rozwiązywanie wynikowych układów równań, jak również poprzez dekompozycję sieci elementów skończonych i przydzielenie podobszarów dostępnym procesorom.

EN

The paper deals with computer simulation of rolling process with mushy zone. Due to requirement of high precision results in short time an application of parallel computing algorithm has been considered in aim to carry out the decomposition and subsequent solution of resulting equation system. The mathematical model worked out on the basis of finite element method is able to give information concerning the physical process. The sequential model was implemented in object oriented technique. The considered physical continuum is inhomo-geneous due to existence of mushy regions. Thus, the sufficiently precise computation accuracy is required in aim to achieve acceptable reality. It results in necessity of generation of dense finite element mesh. One can state that the thermal model is only one of a number of component models of rolling process. As a final effect a solution of huge linear system is required. Taking into consideration computer memory limits, a very accurate computation can be impossible or the computation time growths to be to long for practical application of the model. The problem is usually solved when the parallel algorithm is developed for supercomputers or clusters consisting of big number of computers working in high-speed network. The second solution is widely applied for the economical reason as well as the network capacity. One of the widely used technology for computer clusters is MPI (message passing interface). Taking advantage of that technology one can developed an parallel algorithm of simulation of rolling of steel with mushy zone. It is possible by parallel solution of resulting equation system as well as by decomposition of mesh of elements and distribution subregions to available processor.