Publication detail
Numerical model of crystallization of pure aluminium
KAVIČKA, F. STRÁNSKÝ, K. SEKANINA, B. ŠTĚTINA, J.
Czech title
Numerický model krystalizace čistého hliníku
English title
Numerical model of crystallization of pure aluminium
Type
journal article - other
Language
en
Original abstract
The character of primary crystallization was investigated on a simple cylindrical sample, crystallizing in a cast-iron mould pre-heated to various temperatures. The experimental research comprised the measurement of temperatures using thermocouples, the evaluation of the experimentally acquired temperature gradients G, and the shift rate of the phase transition interface R. Furthermore, it comprised the determination of the so-called critical values Gcr and Rcr, which are reached by the crystallizing metal in the transition interface where the columnar crystals transform into the equiaxed. The numerical model had been developed to expand the limited experimental capabilities of the evaluation of G and R to every point of the longitudinal section, based on the investigation of the 3D transient temperature field within the system comprising the casting, the mould and ambient. Furthermore, the authors have discovered a new criterion (called the 'temperature-delay' criterion), which predicts the macro-structure. This criterion can not only determine the position of the transition interface between both crystallizations, but also the time in which one transforms into the other.
Czech abstract
Charakter primární krystalizace byl zkoumán na jednoduchém válcovém vzorku čistého hliníku (99,99%), krystalizujícím v litinové kokile předehřáté na různé teploty, Výzkum byl zvláště zaměřen na stanovení polohy rozhraní mezi sloupkovitými a rovnoosými krystality. Experimentální výzkum zahrnoval měření teplot termočlánky, vyhodnocení experimentálně získaných gradientů teploty G a rychlosti pohybu fronty tuhnutí R. Dále zahrnoval stanovení tzv. kritické hodnoty Gcr a Rcr , které jsou dosaženy při krystalizaci kovu na rozhraní, kdy sloupkovitá krystalizace přechází v rovnoosou. Poloha mezi oběma krystalizacemi byla stanovena experimentálně na vyvolané makrostruktuře v podélném osovém řezu zkoumaným válcovým vzorkem. Charakter primární krystalizace se může určit po srovnání experimentálních hodnot G a R v různých místech vzorku s experimentálně zjištěnými hodnotami Gcr a Rcr . Byl vyvinut numerický model sloužící k rozšíření omezené experimentální možnosti vyhodnocování G a R pro každý bod podélného řezu, založený na výzkumu 3D nestacionárního teplotního pole systému zahrnujícího odlitek, formu a okolí. To umožní predikci charakteru krystalizace podrobněji. Srovnání numerických a experimentálních hodnot G a R bylo velmi úspěšné. Navíc autoři objevili nové kriterium (nazvané kriterium "teplotní prodlevy), které predikuje charakter makrostruktury. Je tak možno řídit krystalizaci bez náročných experimentů. Toto kriterium může nejen určit polohu rozhraní obou krystalizací , ale také dobu, kdy sloupkovitá krystalizace přejde v rovnoosou.
English abstract
The character of primary crystallization was investigated on a simple cylindrical sample, crystallizing in a cast-iron mould pre-heated to various temperatures. The experimental research comprised the measurement of temperatures using thermocouples, the evaluation of the experimentally acquired temperature gradients G, and the shift rate of the phase transition interface R. Furthermore, it comprised the determination of the so-called critical values Gcr and Rcr, which are reached by the crystallizing metal in the transition interface where the columnar crystals transform into the equiaxed. The numerical model had been developed to expand the limited experimental capabilities of the evaluation of G and R to every point of the longitudinal section, based on the investigation of the 3D transient temperature field within the system comprising the casting, the mould and ambient. Furthermore, the authors have discovered a new criterion (called the 'temperature-delay' criterion), which predicts the macro-structure. This criterion can not only determine the position of the transition interface between both crystallizations, but also the time in which one transforms into the other.
Keywords in Czech
Čistý hliník, krystalizace, numerický model
Keywords in English
Pure aluminium, crystallization, numerical model
RIV year
2009
Released
10.11.2009
Publisher
OCELOT s.r.o.
Location
Ostrava
ISSN
0018-8069
Journal
Hutnické listy
Volume
LXII
Number
5
Pages from–to
68–74
Pages count
7
BIBTEX
@article{BUT48386,
author="František {Kavička} and Karel {Stránský} and Bohumil {Sekanina} and Josef {Štětina},
title="Numerical model of crystallization of pure aluminium",
journal="Hutnické listy",
year="2009",
volume="LXII",
number="5",
month="November",
pages="68--74",
publisher="OCELOT s.r.o.",
address="Ostrava",
issn="0018-8069"
}