Modeling of MnS precipitation during the crystallization of grain oriented silicon steel

The process of manganese sulfide formation in the course of grain-oriented silicon steel solidification process is described in the paper. Fine dispersive MnS inclusions are grain growth inhibitors and apart from AlN inclusions they contribute to the formation of a privileged texture, i.e. Goss texture. A computer simulation of a high-silicon steel ingot solidification with the use of author’s software has been performed. Ueshima model was adapted for simulating the 3 % Si steel ingot solidification. The calculations accounted for the back diffusion effect according to Wołczyński equation. The computer simulation results are presented in the form of plots representing the process of steel components segregation in a solidifying ingot and curves illustrating the inclusion separation process

Modelling of non-metallic particles motion process in foundry alloys

The behaviour of non-metallic particles in the selected composites was analysed, in the current study. The calculations of particles floating in liquids differing in viscosity were performed. Simulations based on the Stokes equation were made for spherical SiC particles and additionally the particle size influence on Reynolds number was analysed.The movement of the particles in the liquid metal matrix is strictly connected with the agglomerate formation problem.Some of collisions between non-metallic particles lead to a permanent connection between them. Creation of the two spherical particles and a metallic phase system generates the adhesion force. It was found that the adhesion force mainly depends on the surface tension of the liquid alloy and radius of non-metallic particles

Modelling of the crystallization front – particles interactions in ZnAl/(SiC)p composites

The presented work focuses on solid particle interactions with the moving crystallization front during a solidification of the metal matrix composite. The current analyses were made for silicon carbide particles and ZnAl alloy with different additions of aluminium. It was found, that the chemical composition of the metal matrix influences the behaviour of SiC particles. At the same time calculations of the forces acting on a single particle near the crystallization front were performed. For each alloy type the critical conditions that determine whether particle will be absorbed or pushed, were specified

Determination of substrate log-normal distribution in the AZ91/SICP composite

The aim in this work is to develop a log-normal distribution of heterogeneous nucleation substrates for the composite based on AZ91 alloy reinforced by SiC particles. The computational algorithm allowing the restore of the nucleation substrates distribution was used. The experiment was performed for the AZ91 alloy containing 1 % wt. of SiC particles. Obtained from experiment, the grains density of magnesium primary phase and supercooling were used to algorithm as input data

Algorytm generowania siatki obliczeniowej dla modeli numerycznych stosowanych w odlewnictwie oparty na procesie wokselizacji

The aim of this study is the adaptation of the voxelization algorithm for the generation of regular computational meshes used in numerical models. The authors concentrate on solutions, which can be applied in a computer modeling of phenomena occurring in the foundry industry. The presented mesh generation process is the STL files based. This file format is generally used in the commercial simulation software. The basic voxelization algorithm extended with such functions as: the input data correctness control (virtual geometry), the formation of meshes consisting of several subdomains corresponding to individual elements of the foundry technology (mould, casting, core, feeder etc.) and the possibility of the mesh local refinement (adaptive grids), is presented in the hereby paper. The described solution is characterized by high efficiency and when combined with the proper numerical model can be successfully implemented in problems related to computer simulation of foundry processes.Celem artykułu jest adaptacja algorytmu voxelizacji do generowania regularnych siatek obliczeniowych dla modeli numerycznych. Autorzy koncentrują się na rozwiązaniach mogących mieć zastosowanie w komputerowym modelowaniu zjawisk występujących w przemyśle odlewniczym. Przedstawiony proces generowania siatki odbywa się z wykorzystaniem plików STL, które są powszechnie stosowane w komercyjnych programach symulacyjnych. W publikacji zaprezentowano bazowy algorytm wokselizacji uzupełniony o zagadnienia takie jak kontrola poprawności danych wejściowych (wirtualnej geometrii), tworzenie siatek składających się z wielu podobszarów odpowiadających poszczególnym elementom technologii odlewniczej (forma, odlew, rdzeń, nadlewy itp.) oraz możliwość lokalnego zróżnicowania kroku siatki (adaptive grids). Przedstawione w artykule rozwiązanie charakteryzuje się dużą efektywnością i w połączeniu z odpowiednim modelem numerycznym może być z powodzeniem zastosowane w komputerowej symulacji procesów odlewniczych

Rozwiązanie pozwalające na uwzględnienie lokalnych zmian lepkości w odmianie metody siatkowej Boltzmanna opartej na pojedynczym czasie relaksacji (Single Relaxation Time Model)

The aim of this work is to develop a numerical model, based on the lattice Boltzmann method, which allows for stable stimulation of incompressible fluid flows, including local changes in kinematic viscosity. The authors' interest lies in processes which take place during mould filling. In this publication, general information on the lattice Boltzmann method for two-dimensional single-phase flows were presented. A solution, based on the so called Fractional Step algorithm, which allows for defining kinematic viscosity in each mesh cell individually, was shown. The authors also described in detail a validation procedure for a presented model with the use of commercial simulation environment COMSOL Multiphysics. The results confirmed the correctness of the proposed solution. The presented method can be successfully used for the effective numerical modeling of liquid metal flows inside a casting mould.Celem artykułu jest opracowanie numerycznego modelu, opartego na metodzie siatkowej Boltzmanna, pozwalającego na stabilną symulację ruchu płynów nieściśliwych z uwzględnieniem lokalnych zmian lepkości kinematycznej. Przedmiotem zainteresowania autorów są procesy, które występują podczas zalewania formy odlewniczej. W publikacji zaprezentowano ogólne informacje na temat metody siatkowej Boltzmanna dla jednofazowych przepływów w układzie dwuwymiarowym. Zaproponowano rozwiązanie bazujące na tzw. algorytmie Fractional Step, pozwalające na zdefiniowanie lepkości kinematycznej dla każdej z komórek siatki obliczeniowej z osobna. Szczegółowo opisano również procedurę walidacji przedstawionego modelu na podstawie danych pochodzących z komercyjnego środowiska symulacyjnego COMSOL Multiphysics. Otrzymane wyniki wskazują na słuszność przyjętych rozwiązań. Zaprezentowana w pracy metoda może być z powodzeniem wykorzystana do efektywnego modelowania ruchu ciekłego metalu wewnątrz formy odlewniczej

Feasibility Assessment of Head Pollaxe Steel Cast Replica Using MAGMA Software

Celem pracy była ocena możliwości zastąpienia czasochłonnej technologii kucia głowicy Pollaxe poprzez odlanie przedmiotu przy użyciu staliwa. W ramach przeprowadzonych badań wykonano szereg symulacji komputerowych mających na celu optymalizację technologii. Uzyskane wyniki ukazały nam możliwość poprawnego wykonania odlewu. Odlewanie umożliwia przyśpieszenie procesu produkcji i zmniejszenie kosztów wytwarzania głowicy, co jest odpowiedzią na rosnące zapotrzebowanie na tego typu repliki broni białej przez muzea oraz grupy rekonstrukcji historycznej.Aim of this study was to evaluate the possibility of making steel Pollaxe head by replacing the time-consuming forging witch casting technology. As part of research, a series of computer simulations aimed at optimizing and reducing the manufacturing costs of the head were made. Current work constitute a response to the growing demand for this type of replica edged weapons by museums and historical reenactment groups

Log-Normal Distribution of Heterogeneous Nucleation Substrate in the AZ91/SiC_p Composite

The aim in this work is to develop a log-normal distribution of heterogeneous nucleation substrates for the composite based on AZ91 alloy reinforced by SiC particles. The computational algorithm allowing the restore of the nucleation substrates distribution was used. The experiment was performed for the AZ91 alloy containing 4%wt. of SiC particles. Obtained from experiment, the grains density of magnesium primary phase and supercooling were used to algorithm as input data

Numerical Analysis of Flows in Selected Parts of the Gating Systems Used in Large-size Castings Production

Niniejsza praca zawiera analizę przepływów dwufazowych (ciekły metal - gaz) w wybranym fragmencie układów wlewowych, stosowanych przy produkcji wielkogabarytowych odlewów ze stopów żelaza, w oparciu o symulacje komputerowe wykonane w programie FLOW-3D. W ramach publikacji dobrano układy modelowe oraz parametry symulacji numerycznych. Na podstawie uzyskanych wyników badań szczegółowo przestudiowano rozkład prędkości i ciśnienia w tych układach oraz wskazano obszary narażone na erozję materiału ceramicznego i miejsca kumulowania się gazów.Current work includes an analysis of the two-phase flows (liquid metal - gas) in a selected parts of the gating systems, used in large-size iron castings production. The studies were carried out with the use of FLOW-3D software. Within the paper a model system and the parameters of numerical simulations were selected. Based on the obtained results, the velocity and pressure profile in the model systems were analyzed as well as the areas susceptible to erosion of the ceramic material and gas entrainment were indicated

Numerical Analysis of Solid Particles Flow in Liquid Metal

The aim of the study was to determine the influence of the solid particles density and size on their distribution in the solidified cast. As part of the work, a series of numerical simulations of filling and solidification process were made with the use of FLOW-3D software. The analysis was performed on pure aluminum and six chosen types of particles with different size and density. Obtained results may help to understand the behavior of solid particles in liquid metals