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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Macrossegregação e formação de poros na solidificação de ligas Al-Cu : modelagem numerica e desenvolvimento experimental
Title Alternative: Macrosegregation and porous formation in Al-Cu alloys : numerical modeling and experimental development
Author: Boeira, Alexandre Pitol
Advisor: Garcia, Amauri, 1949-
Abstract: Resumo: A porosidade é um dos mais importantes defeitos encontrados em componentes fundidos. Neste trabalho, a macrossegregação e a formação de porosidade são investigadas por meio de modelagem numérica e experimentos de solidificação unidirecional vertical ascendente. As composições locais, ao longo dos lingotes, para ligas binárias de alumínio e cobre (AI-4,5%Cu, AI-6,2%Cu e AI-8,1 %Cu) são previstas pelo modelo de macrossegregação e servem de parâmetro de entrada para as simulações da correspondente microporosidade. Os efeitos da gravidade na redistribuição do soluto e na formação da microporosidade também são considerados pelo modelo. Um espectrômetro de tluorescência de raios X foi usado para determinar os perfis de segregação ao longo dos lingotes. As medidas de microporosidade foram realizadas através da análise picnométrica. Os perfis experimentais de segregação e de porosidade nos lingotes são comparados com as previsões teóricas fornecidas pelo modelo numérico, considerando um perfil do coeficiente de transferência de calor metal molde transitório, determinado experimentalmente. Observa-se uma excelente concordância entre os perfis simulados e experimentais de segregação inversa do cobre. A simulação da formação de porosidade, para canais anisotrópicos, mostra-se bastante alinhada com os resultados da análise experimental. Neste contexto, a fração volumétrica de poros apresenta uma tendência ascendente à medida que se distancia da base refrigerada

Abstract: Porosity is one of the most important defects in metaIs casting. In this research macrosegregation and porosity formation are investigated by a numerical modeling technique and by upward vertical unidirectional solidification experiments. The local composition, along the castings length of aluminum cooper binary alloys (AI-4.5 wt % Cu, AI-6.2 wt % Cu and AI-8.l wt % Cu) are predicted by the macrosegregation model and are used as an input parameter for simulation of the corresponding microporosity. The effects exerted by gravity upon the solute redistribution and microporosity formation are also encompassed by this model. X-ray fluorescence spectrometer was used to determine the segregation profiles along the castings. The measurement of microporosity was performed using picnometric analysis. The experimental segregation profiles and porosity evolution along the castings are compared with theoretical predictions furnished by the numerical mo deI, where the transient metal/mold heat transfer coefficient was experimentally determined. An excellent agreement between the simulated and experimental inverse copper profile has been observed. The simulation of porosity formation for anisotropic channels has fitted better the results of the experimental analysis. In this context, the volumetric fraction of pores has shown an ascending trend from the chill to the top of the ingot
Subject: Porosidade
Análise numérica
Solidificação
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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