Modelo matemático para previsão da macroestrutura bruta de solidificação sob efeito da decantação de grãos equiaxiais.

• Autor(a) principal: Caradec, Pierre D'Amelio Briquet
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-31052011-141915/
• topic: Autômato celular; Cellular automaton; Decantação; Mathematical modelling; Modelos matemáticos; Settling; Solidificação; Solidification

Durante a solidificação de ligas metálicas, a decantação de grãos equiaxiais pode causar: macrossegregação, mudança na posição da transição colunar-equiaxial e alteração no tamanho de grão equiaxial. O objetivo do presente trabalho é a implementação e análise de um modelo matemático para simular a solidificação sob efeito da decantação de grãos. Este modelo combina: (a) a técnica do autômato celular bi-dimensional em escala microscópica considerando a decantação de grãos, (b) um submodelo microscópico baseado em equações de conservação para simular os processos internos aos grãos e (c) um submodelo macroscópico também baseado em equações de conservação para simular os processos importantes da escala de tamanho macroscópica. Os submodelos macroscópico e microscópico compartilham informações correspondentes às suas escalas características de tamanho através de um método de acoplamento. O modelo matemático completo foi examinado inicialmente através da simulação de diversas situações idealizadas como: a decantação de uma esfera sólida, a decantação de um conjunto de esferas porosas e a decantação e solidificação simultânea de um grão dendrítico isolado e imerso em um líquido super-resfriado. Posteriormente, compararam-se os resultados do modelo para a solidificação isotérmica e para a solidificação unidirecional com resultados disponíveis na literatura obtidos por outros modelos numéricos e por técnicas experimentais. Os resultados do modelo mostraram que a decantação de grãos resulta nos seguintes efeitos no caso da solidificação unidirecional: variação de tamanho médio de grãos e macrossegregação ao longo do lingote e alteração ou até eliminação na posição da transição colunar-equiaxial.