Prendre en compte le comportement du flux du moule lors du processus de coulée à l'aide d'un modèle de simulation numérique fluide / structure 3D
Il est bien connu maintenant que les défauts de lingot comme les larmes chaudes ou les fissures sont enracinés dès le début de la naissance de la coquille solide. Les dommages résultent de la compétition entre la pression hydrostatique dans l'écoulement turbulent de la zone liquide et la peau solidifiante dans des conditions de tension et de déformation. De plus, l'énergie thermique extraite du produit coulé par le moule a un impact énorme sur l'épaisseur de la coque.
Cela dépend de la croissance de l'entrefer résultant du rétrécissement du métal en cours de solidification et de la déformation des composants du moule. En outre, dans la phase de coulée, le flux de moule peut être inséré entre le moule et la coquille de lingot qui a également un impact sur les échanges de chaleur.
Numériquement parlant, la méthode capable de prendre en compte tous ces phénomènes de manière précise est un modèle fluide / structure. En effet, une méthode CFD standard ne représente pas le comportement solide, de sorte que les contraintes, les déformations, l'évolution de l'entrefer dû au retrait de la coque ne sont pas atteignables. Dans cet article, un nouveau modèle fluide / structure 3D impliquant le flux de fluide turbulent et l'équation constitutive solide est décrit.
La gestion du "pas de temps liquide" dédié permettant un mouvement à grande vitesse dans la phase liquide de l'alliage couplé avec le "pas de temps solide" traitant de la phase solide et du mouvement lent correspondant, est présentée. Le modèle considère également des sacs de flux de moisissure sur la surface du lingot qui affectent non seulement les échanges thermiques avec la température ambiante mais aussi avec le moule pendant le processus de coulée. Une application sur un processus de coulée de lingot tenant compte du couplage avec la déformation du moule est présentée.
De plus, basé sur ce modèle, il est montré que la ségrégation dans le lingot est suivie. De plus, la poudre supérieure est comptabilisée comme un corps déformable suite au retrait de la surface supérieure du lingot. La réaction exothermique est également considérée afin d'estimer son impact sur le temps de refroidissement et la qualité finale du produit coulé.
