منشا جهت گیری دانه در هنگام انجماد آلیاژ آلومینیوم ​

تکامل مورفولوژی دانه در حین انجماد یک مخزن آلیاژ آلومینیوم در حال حرکت با در نظر گرفتن انتقال گرما، جریان فلز مایع در حوضچه مذاب و پارامترهای انجماد شبیه‌سازی می‌شود. مدل کارآمد از لحاظ محاسباتی شامل یک شبیه‌سازی انتقال گرما همراه سه‌بعدی و شبیه‌سازی جریان سیال برای پیش‌بینی شکل حوضچه مذاب و میدان دما و مدل ۲ بعدی تشکیل دانه در حوضچه مذاب است. نتایج نشان می‌دهند که دانه‌های ستونی به جای خطوط مستقیم از مرز همجوشی به سمت مرکز حوضچه مذاب، در الگوی منحنی رشد می‌کنند. نتایج محاسبه‌شده با داده‌های تجربی مستقل تایید می‌شوند. نسبت محاسبه‌شده از گرادیان دمای محلی به نرخ انجماد، G / R برای مدلسازی انتقال دینامیک در هنگام انجماد به کار می‌رود. نتایج شبیه‌سازی شده نشان می‌دهد که تنها هنگامی که سرعت اسکن پایین است (۲. ۰ mm / s)تنها دانه‌های ستونی منحنی شکل می‌گیرند. در مقابل، یک گذار از استوانه‌ای خمیده به مورفولوژی ها در سرعت‌های اسکن بالاتر از ۸ mm / s و ۱۱. ۵ mm / s اتفاق می‌افتد که در سرعت بالاتر، کسر دانه بالاتری دارد. شباهت بین فرایندهای فیزیکی حاکم بر فرآیند جوشکاری و تولید افزایشی (AM) مدل

The evolution of grain morphology during solidification of a moving aluminum alloy pool is simulated by considering heat transfer, flow of liquid metal in the molten pool and solidification parameters. The computationally efficient model consists of a 3D coupled heat transfer and fluid flow simulation to predict the molten pool shape and temperature field, and a 2D model of grain formation in the molten pool. The results demonstrate that columnar grains grow in a curved pattern rather than along straight lines from the fusion boundary towards the center of the molten pool. The calculated results are validated with independent experimental data. The computed ratio of local temperature gradient to solidification rate, G/R, is used to model the columnar to equiaxed transition during solidification. The simulated results show that only curved columnar grains are formed when the scanning speed is low (2.0 mm/s). In contrast, a transition from curved columnar to equiaxed morphologies occurs