| Summary: | En la actualidad los procesos de fundición de metales requieren de técnicas de
simulación para definir diseños de herramental y de condiciones de proceso que lleven a
productos con alta calidad, incremento en la productividad, mejores propiedades
mecánicas, desarrollo de tratamientos térmicos, análisis de esfuerzos residuales, además
de los cambios tecnológicos en los procesos de fundición y de aleaciones. Dentro de
estos requerimientos se encuentra también el desarrollo de nuevas.
La solidificación de aleaciones de aluminio en los procesos de fundición en
molde semipermanente y en arena se diseña de manera que sea direccional hacia la
mazarota para evitar la formación de defectos por contracción que surge de la formación
de puntos calientes debido a una solidificación direccional deficiente. Durante el proceso
de solidificación, el metal interactúa térmicamente con el molde y los corazones con los
que se encuentra en contacto, la diferencia en temperatura y la conductividad térmica del
material determinará la velocidad y la dirección de solidificación. Sin embargo, las
diferentes concentraciones de elementos de aleación en esta afecta la conductividad de la
aleación y el coeficiente de conducción de calor entre los alrededores (componente
metálico o de arena), por tal motivo, se están investigando los efectos de estos elementos
en las aleaciones durante la solidificación, así como los perfiles térmicos en los procesos
de fundición
Una correlación precisa de los defectos por solidificación, de esfuerzos
residuales, es de gran relevancia para mantener un nivel mínimo de defectos en un
producto que ha sido desarrollado con aleaciones ya existentes o nuevas en base a
resultados de simulaciones. Una buena correlación se obtiene al conocer el valor del
coeficiente de transferencia de calor entre las interfases de la aleación con el acero H-13,
hierro gris o corazón de arena, de manera que los datos utilizados en simulación sean lo
más cercanos a la realidad. La condición frontera más importante para obtener altos
niveles de correlación entre simulación y piezas reales, son los coeficientes de
transferencia de calor, por lo que el objetivo de este estudio es desarrollar un modelo matemático el cual permita obtener los coeficientes de transferencia de calor, al variar la
composición química de las aleaciones de aluminio hipoeutécticas, considerando la base
de datos termo físicos de los materiales, así como resultados de laboratorio y en planta.
Con esto se obtendrán datos más reales que puedan ser utilizados como dato de entrada
en simulaciones y lograr una mayor correlación.
En los procesos de fundición, la fabricación de moldes es de gran importancia, ya
que según su nivel de construcción, dependerá en gran medida de la sanidad de las
piezas que se van a vaciar. La elaboración de este proyecto, permitirá tener correlación
de 95% de los resultados virtuales (macroporosidad, microporosidad, propiedades
mecánicas, formación de juntas frías, grietas en frío y en caliente, puntos calientes y
distribución de temperatura en los componentes de molde y en el aluminio), contra la
realidad. Así mismo, se generó la base de datos de los coeficientes de transferencia de
calor calculados y de las propiedades termo físicas de las aleaciones de aluminio
hipoeutécticas.
Es aplicable para los procesos de fundición (permanente, semi-permanente, y
arena, por ejemplo: HPDC, LPDC, arena, gravedad y de rotación) con las interfases de
aluminio con acero H13, hierro gris y arena sílica.
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