Analise numerica e experimental da solidificação do aço rapido M2 no processo de fundição de precisão

Orientador: Rezende Gomes dos SantosDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: A utilização de modelos matemáticos para análise, controle e otimização de processos que envolvam a solidificação de metais e ligas metálicas vem aumentando nos últimos anos e tem permitido a simulação dos efeitos de determinadas variáveis do processo nas características do produto obtido, incluindo a previsão da microestrutura e da formação de defeitos. As variações de temperatura no sistema metal/molde foram monitoradas através de um sistema de aquisição de dados acoplado a um microcomputador e os resultados obtidos foram usados para a determinação da variação do coeficiente de transferência de calor durante o processo, utilizando um método numérico. A validade do método foi comprovada pela realização de experiências com uma liga de cobre e zinco e com o vazamento do aço ferramenta M2 em moldes cerâmicos instrumentados e com diferentes condições de resfriamento na interface metal/molde. o método desenvolvido permite a análise da influência dos parâmetros térmicos na formação da microestrutura do aço ferramenta M2 quando da utilização do processo de fundição de precisão. No método é possível a consideração de um coeficiente de transferência de calor variável na interface metal/molde, bem como de propriedades termofísicas do metal e do molde variando com a temperatura, e pode ser utilizado para a determinação da variação dos espaçamentos interdendríticos secundários em função das características do sistema metal/molde. São também analisados a influência da velocidade de resfriamento sobre o tipo e morfologia dos carbonetos eutéticos formados na etapa de solidificação do aço ferramenta M2Abstract: The heat transfer between metal and a preheated shell mold during the investment casting process affect decisively the microstructure and properties of the casting. As during solidification the heat transfer occur associated with phase change the analytical treatment of the problem is limited and numerical analysis has increased recently. In this study the variation of metal / mold interfacial thermal resistance with time is determined, from the thermal history at various thermocouple location in the casting and mold, by using the methods of adjusting numerical model to experimental thermal profiles. Correlation between metal / mold interface condition and microstructure formation was analyzed during the solidification of castings of a cooper-zinc alloy in metallicand sand molds and tool steel in ceramic molds of investment casting process. Temperature distribution throughout the casting and mold was monitored and used to estimate the heat transfer coefficientin metal / mold interface. The dendrite arm spacing variation was also measured. A numerical method, which had the accuracy improved by the experimental results, was applied to analyze the influence of heat transfer coefficient in the microstructure of the castingsMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestre em Engenharia Mecânic