Simulação numérica da transferência de calor global na solidificação unidirecional transiente

Abstract

O processo de solidificação e as características do material a ser solidificado interferem, diretamente, na formação da estrutura de materiais metálicos. Eles determinam as propriedades do produto final, não somente no caso dos fundidos que já apresentam uma forma definida, mas também nos produtos que serão trabalhados e/ou tratados termicamente, como no caso de fabricação de fios, chapas e forjados. Contudo, durante o processo de solidificação, a taxa de resfriamento de um molde é a variável que controla as condições de solidificação, por conseguinte, a responsável pelas propriedades finais da peça fabricada. Para este trabalho é proposto o entendimento dos fenômenos de transferência de calor e massa que ocorrem durante a solidificação unidirecional transiente de ligas metálicas e o desenvolvimento de um programa de computador que permita o cálculo do coeficiente de transferência de calor global. Desta forma, será possível predizer numericamente as taxas de resfriamento que deverão ser impostas ao processo de solidificação para que se alcance determinadas propriedades do produto final. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The solidification process and the characteristics of the material to be solidified interfere directly in shaping the structure of metallic materials. They determine the properties of the final product, not only in the case of cast that already have a definite shape, but also in products that will be worked and / or heat treated, as in the case of manufacture of wires, plates and forgings. However, during the solidification process, the cooling rate of a mold is the variable that controls the solidification conditions, therefore, responsible for the final properties of the manufactured part. For this work it is proposed to understand the phenomena of heat transfer and mass that occur during transient directional solidification of metallic alloys and the development of a computer program which allows the calculation of the coefficient of heat transfer overall. This will make it possible to numerically predict the cooling rates to be imposed on the solidification process for achieving certain properties of the final product.