informe final solidificacion

7/23/2019 Informe Final Solidificacion

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Universidad de La Serena Facultad de ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica

TAREA PARTE 2 DE DISEÑOS MECANICOS:

Estudio de un fujo Turbulento de metalundido en llenado de molde !ara !ro"eso

de Solidi#"a"i$n%

&or'e Ara(a Ta!ia

26 de noviembre del 201

!esumen

En esta !arte de la tarea) se *i+o un estudio de la !arte de solidi#"a"i$n !ara"om!lementar el llenado de molde del metal undido ,ue se reali+$ en la !rimera entre'ade la tarea% El !ro'rama es el mismo ,ue el de la !rimera entre'a) ( "on el mismo !ost!ro"esador del Ans(s-.luent%

"bstract

In this part of the task, a study of solidication is made to compliment the mold

lled with molten metal held in the rst installment of the task. The program is the

same as that of the rst installment, and with the same post processor Ansys-

Fluent.

Introdu""i$n

Como en la !rimera entre'a de la tarea seentre'o la me"/ni"a de fuidos del llenadode molde "on el metal undido) no esne"esario !ara este inorme estable"er los

!ar/metros (a men"ionados en la !rimeraentre'a) as0 ,ue en este inorme seentre'ar/n los resultados obtenidos !aralos "ontornos de la solidi#"a"i$n ( detem!eratura%

Dise1os Me"/ni"os P/'ina



Solu"i$n "om!uta"ional

En la !rimera entre'a se entre'o todos losdatos "on lo "ual se reali+o este !roblema)la dieren"ia de este es "uando el molde

se llena !or "om!leto del metal undido%A*ora el !aso a se'uir es ,ue en la3elo"idad de entrada del fuido 43elo"it(

inlet5) ,ue antes era de 6%2 m7s ( 896 °

C) !ara reali+ar el !ro"eso de solidi#"a"i$nse debi$ *a"er 6 la 3elo"idad de entrada)( !ara el "aso de la salida 4Outlet5 ,ueantes era Pressure Outlet) a*ora se *i+oun "ambio !ara ,ue se "ambiara a una

!ared) el resultado de esto es ,ue seorme un ti!o de "on3e""i$n im!onindolelas mismas "ondi"iones ,ue las !aredesinteriores) las "uales ueron *e ; <96 =7

m2 ° C ( tem!eratura de >66 ° C )

!ara 3isuali+ar si o"urre el !ro"eso desolidi#"a"i$n del metal undido%

#rimeramente se visuali$arán los

resultados obtenidos de los

contornos de solidi%caci&n desde

la ilustraci&n 1 a la 16' (

posteriormente los resultados de

los contornos de temperaturas

desde la ilustraci&n 1) a la *+

A're'ar al modelo matem/ti"o

anterior:

En las !aredes no e?iste desli+amiento) lo,ue si'ni#"a ,ue la 3elo"idad del fuido"olindante a la !ared es "ero% En la +ona"er"ana a la !ared se "onsideran lasun"iones de !ared !ro!uestas !or

@aunder ( S!aldin' 485% En"onse"uen"ia "uando la distan"ia

!er!endi"ular a la !ared (B ≤ %22 las

uer+as 3is"osas son dominantes en lasub"a!a laminar) donde:

+¿(1)+¿= y

¿

u¿

+¿= ρC μ

1 /4 K p

1 /2 y p

η(2)

y¿

Cuando+¿≥ y

¿ %22 se usa la le(

lo'ar0tmi"a ,ue se e?!resa "omo:

+¿ E y¿

¿

+¿=1

k ln ¿

u¿

Donde k es la "onstante de on

arman) k =0.41 ) k p e y p son la

ener'0a "inti"a turbulenta en el !unto ! (la distan"ia desde el !unto ! a la !aredres!e"ti3amente%

Dise1os Me"/ni"os P/'ina 2



Ilustraci&n 1 ,ontornos de solidi%caci&n 2- s

Ilustraci&n 2 ,ontornos de solidi%caci&n *- s

Ilustraci&n * ,ontornos de solidi%caci&n 0 s

Dise1os Me"/ni"os P/'ina >



Ilustraci&n ,ontornos de solidi%caci&n 60 s

Ilustraci&n - ,ontornos de solidi%caci&n )0 s

Ilustraci&n 6 ,ontornos de solidi%caci&n .0 s

Ilustraci&n ) ,ontornos de solidi%caci&n 100+11

s

Ilustraci&n . ,ontornos de solidi%caci&n 120 s

Ilustraci&n / ,ontornos de solidi%caci&n 1-0 s

Dise1os Me"/ni"os P/'ina F



Ilustraci&n 10 ,ontornos de solidi%caci&n 200 s

Ilustraci&n 11 ,ontornos de solidi%caci&n 2-0 s

Ilustraci&n 12 ,ontornos de solidi%caci&n *00 s

Ilustraci&n 1* ,ontornos de solidi%caci&n *-0 s

Ilustraci&n 1 ,ontornos de solidi%caci&n 00 s

Ilustraci&n 1- ,ontornos de solidi%caci&n -0 s




Ilustraci&n 16 ,ontornos de solidi%caci&n -00 s

Ilustraci&n 1) ,ontornos de temperatura 0s

Ilustraci&n 1. ,ontornos de temperatura 0+- s

Ilustraci&n 1/ ,ontornos de temperatura 1s




Ilustraci&n 20 ,ontornos de temperatura 1+- s

Ilustraci&n 21 ,ontornos de temperatura 2 s

Ilustraci&n 22 ,ontornos de temperatura *s

Ilustraci&n 2* ,ontornos de temperatura s

Ilustraci&n 2 ,ontornos de temperatura - s

Ilustraci&n 2- ,ontornos de temperatura 6 s

Dise1os Me"/ni"os P/'ina <



Ilustraci&n 26 ,ontornos de temperatura -0 s

Ilustraci&n 2) ,ontornos de temperatura 100 s

Ilustraci&n 2. ,ontornos de temperatura 1-0 s

Ilustraci&n 2/ ,ontornos de temperatura 200 s

Ilustraci&n *0 ,ontornos de temperatura 2-0 s

Ilustraci&n *1 ,ontornos de temperatura *-0 s




Ilustraci&n *2 ,ontornos de temperatura 00 s

Ilustraci&n ** ,ontornos de temperatura -0 s




Ilustraci&n * ,ontornos de temperatura -00 s

An/lisis ( dis"usi$n de resultados

Como se men"iono anteriormente) al#nali+ar el llenado de molde "on el metalundido) se im!uso una "ondi"i$n deentrada "on 3elo"idad i'ual a 6) ( en lasalida en 3e+ de ,ue uese !ressure outlet)

se modi#"$ a're'ando una !ared "on"on3e""i$n de *e ; <96 =7 m2 ° C (

tem!eratura de >66 ° C %

Como se !odr0a es!erar) !or un tema de/rea) el se"tor donde !rimeramente se ibaa solidi#"ar es en la !arte inerior delmolde 4ilustra"i$n a la 5 "on un tiem!ode <6 se'undos a!ro?imadamente) (a ,ue

las !aredes se en"uentran a menordistan"ia unas "on otras en "om!ara"i$n ala !arte su!erior del molde) donde es la!arte en ,ue e?iste ma(or /rea) !or endesu!uestamente el metal undido setardar/ m/s en solidi#"ar en ese se"tordel molde%

Como se im!uso una !ared en la !artesu!erior del molde) se intu(o ,ue el metalse iba a solidi#"ar !aulatinamente *a"ia el"entro del molde) "omo la tesis deA@E&ANDRO RENATO PACGECO PHRE

4Pa'% F5) (a ,ue los !ar/metros ueron!are"idos) la 'eometr0a es distinta ( el'rosor de las !aredes i'ual) as0 ,ue esdi0"il *a"er una 3alida"i$n de losresultados%

Para la solidi#"a"i$n) desde la ilustra"i$n 9a la 9) se ue solidi#"ando *asta lle'ar al!unto donde el metal undido lle'aba a la!ared su!erior) lo e?tra1o es ,ue no tu3ouna buena solidi#"a"i$n #nal en la !artesu!erior) !ero en el molde en 'eneralestu3o buena%

Para los "ontornos de tem!eratura) estaiba "ambiando "onorme el metal undidoin'resaba al molde ( !asaba !or las!aredes) las "uales ten0an la "ondi"i$n deno desli+amiento 4ilustra"i$n 8 a la 25%

.inalmente desde la ilustra"i$n 29 *asta la>F) la tem!eratura "ambia i'ualmente"onorme al !ro"eso de la solidi#"a"i$n)*a"iendo ,ue el a"ero undido !ara *a"erla modela"i$n) (a se solidi#"a !or"om!leto en el molde%

El "osto "om!uta"ional total de "/l"uloaso"iado al tiem!o ue de >2%se'undos) 8>%2 minutos) F%88 *oras% Elsistema utili+ado "uenta "on un

Pro"esador Intel Core i de 2% JG+ "on F!ro"esadores utili+ados en !aralelo ( unamemoria de F Jb de RAM%

Con"lusiones

Para la !arte del llenado de molde delmetal undido) *a"iendo un fujoturbulento *a"e ,ue el fuido a!are+"an

!o"as burbujas) las "uales al trans"ursodel tiem!o 3an desa!are"iendo !or




"om!leto) *a"iendo un e#"iente !ro"esodel llenado de molde del a"ero undido) (a,ue si se orman burbujas m/s 'randes (no desa!are"en) estas ae"tan a latermina"i$n #nal del molde en "uanto a su

solidi#"a"i$n%

@os resultados de la solidi#"a"i$n noueron los es!erados) (a ,ue se !ens$ ,ue

el fuido se iba a solidi#"ar!aulatinamente *a"ia su "entro) "on lo,ue "aus$ e?tra1e+a !or la nue3a"ondi"i$n ,ue se im!uso men"ionadaanteriormente%


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