Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Cellular automata for simulation of dendritic growth with surface active refractory inoculants

Yermolenko D. Yu., Holovko V. V., Stepanuyk S. M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2018

|

Vol. 88, nr 2

49--54

EN

Purpose: During weld metal structure formation the possibility of impact on its mechanical properties are much more limited in comparison with metallurgy and technology of steel production. Adding of the inoculants to the welding pool is one of the promising methods of influencing the structure and mechanical properties of the weld metal. Design/methodology/approach: Cellular automata (CA) with additions of finite difference method (FDM) is one of the best ways to simulate dendritic growth process with the surfaceactive inoculants. It`s easy to add new rules of interaction between the inoculants and dendrite surface to the cellular automata model. Findings: It was found that average distance between primary dendrites axis decrease with increase of the inoculants wetting angle by melt iron. Obtained results were confirmed experimentally on weld metal samples that were obtained by the welding of HSLA steels with the surface-active inoculants. Research limitations/implications: The inoculants with size that comparable with cells size of the model (≈0.4 microns) were distributed evenly in computational area. Practical implications: Adding of surface-active inoculants to the melt metal improve structure and mechanical properties of weld metal. Different refractory particles (TiC, TiN, SiC, TiO2, Al2O3 and ZrO2) can be used. Originality/value: Refractory inoculants adding to the melt metal are wide used in metallurgy as crystallization centers and heat absorbers. Inoculants that were added to the welding pool of high-strength low-alloyed (HSLA) steel welds could also influence on crystallization processes of weld metal as surface active particles. In the contact point between the dendrite surface and the surface-active inoculant, a surface energy is change depending of the inoculant surface properties. Different refractory particles (TiC, TiN, SiC, TiO2, Al2O3 and ZrO2) were used.

2

Numerical model for dendrite growth - application of the Rank Controlled Differential Quadrature method

Żak P. L., Suchy J. S.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2012

|

Vol. 38, no. 1

55-65

EN

Rank Controlled Differential Quadrature (RCDQ) is an innovative method for numerical approximation of problems described by Partial Differential Equations (PDEs). In this paper the authors apply the RCDQ for the numerical simulation of a simplified model for dendrite growth during Al-Ti alloy crystallization. The authors put most concern on building an accurate numerical model for this phenomenon. In the simplified model the symmetry and flux on boundary condition appears. Additionally, dendrite tip growth into adjacent liquid change the computation domain size, what indicates a need for node coordinate recalculation during each new time step. The authors analyze the results of numerical modelling of alloying element concentration and dendrite growth rate. The modelling results shows that the RCDQ method can be used for modelling problems with moving grid and that the method approximation proposed by the authors is proper.

PL

Metoda kwadratur różniczkowych sterowanego rzędu (KRSR) jest innowacyjną metodą numeryczną, która znajduje zastosowanie podczas rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych (RRCz). Autorzy stosują metodę KRSR do numerycznej symulacji wzrostu dendrytu podczas krystalizacji stopu dwuskładnikowego Al-Ti. Szczególną uwagę zwrócono na budowę dokładnego modelu numerycznego opisującego analizowane zjawisko. W modelu matematycznym pojawia się warunek brzegowy symetrii oraz warunek opisujący strumień masy na brzegu dziedziny. Wierzchołek dendrytu rośnie w kierunku otaczającej cieczy. Skutkuje to zmianą rozmiaru dziedziny obliczeniowej. Po realizacji obliczeń w każdym kroku czasowym współrzędne punktów dyskretnych muszą być wyznaczane ponownie. Wyniki modelowania pozwalają na stwierdzenie, iż metoda KRSR może być stosowana do rozwiązywania problemów z ruchomą siatką dyskretną, a metoda aproksymacji poszczególnych pochodnych w RRCz, zaproponowana przez autorów, prowadzi do rozwiązań wysokiej dokładności.

3

Model of dendrite growth in metallic alloys

Żak P., Lelito J., Krajewski W. K., Suchy J.S., Gracz B., Szucki M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 36, no. 2

131-136

EN

The aim of this study was to develop a model of dendrite growth. The model should emphasis on solute depletion around dendrite tip and its influence on dendrite growth rate. Prepared model can be used to predict dendrite growth rate in metallic alloy. It was assumed that dendrite while growing occupy a spherical envelope with radius R that consists of solid dendrite and interdendritic melt enclosed by dendrite arms. Set of differential equations that built the model can be solved with numerical methods. The solution allows determination of dendrite growth rate and alloy component distribution in the liquid adjected to the dendrite and inside the solid dendrite.

PL

Artykuł przedstawia wyniki pracy, której celem było opracowanie modelu wzrostu dendrytu ze szczególnym uwzględnieniem wpływu rozkładu stężeń pierwiastka stopowego wokół czoła dendrytu oraz jego wpływu na szybkość wzrostu dendrytu. Przygotowany model może zostać zastosowany do przewidywania szybkości wzrostu dendrytu w wieloskładnikowym stopie. Założone zostało, że dendryt wzrastając, ogranicza pewną objętość sferyczną o promieniu R, która składa się z jego ramion oraz cieczy zamkniętej między nimi. Przygotowany układ równań różniczkowych jest gotowy do rozwiązania przy pomocy metod numerycznych. Rozwiązanie umożliwia określenie szybkości wzrostu dendrytu oraz rozkładu składnika stopowego w otaczającej go cieczy oraz w dendrycie, na kierunku wyznaczonym przez jego środek oraz wierzchołek.