Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten im Schwerkraftkokillenguss

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GIESSEREI PRAXIS 9-10/2021
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Wärmebehandlung
Simulation

Ein Gießprozess wird durch seine Wärmebilanz als wesentliches Prozessmerkmal definiert. Sie beschreibt die Abkühlung und den daraus resultierenden Phasenwechsel zwischen flüssig und fest im Gießsystem. Die Untersuchung des Wärmeübergangs von der Schmelze in die Form oder den Kern ist daher seit jeher ein Schwerpunkt der Gießereiforschung. Insbesondere für numerische Simulationen ist die Modellierung der Wärmeübergangskoeffizienten an den jeweiligen Grenzflächen der Schlüssel zur korrekten Vorhersage der Phänomene während eines Gießprozesses. In dieser Arbeit wird der Wärmeübergang beim Gießen der Aluminiumlegierung A356 im Kokillengussverfahren untersucht. Hier kann eine einzelne Beschreibung für die Entwicklung der Wärmeübergangskoeffizienten nicht angewandt werden, da unterschiedliche Randbedingungen einen starken Einfluss auf deren Wert und Entwicklung haben können. Daher wird eine inverse Simulation angewandt, um die Wärmeübergangskoeffizienten in den Bereichen zu parametrisieren, die durch Luftspalt- bzw. Anpressdruckbildung geprägt sind.

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Determination of the Heat Transfer Coefficient Via Inverse Simulation for Air Gap and Contact Pressure Dominated Interfaces in Gravity Die Casting Processes
A casting process is defined by its heat balance as the essential process characteristic. It describes the cooling and the resulting liquid-solid phase change inside the casting system. Investigating the heat transfer from the melt into the mold or core thus always has been a focus of foundry research. Especially for numerical simulations, modeling of the heat transfer coefficients at the respective interfaces is key for properly predicting the phenomena during a casting process. This paper evaluates the heat transfer when casting the aluminum alloy A356 in a gravity die casting process. Here a single description for the development of the heat transfer coefficients cannot be applied, as different boundary conditions can have a strong impact on their value and development. Hence an inverse simulation is applied to parametrize the heat transfer coefficients present in regions dominated by air gap and contact pressure formation respectively.

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