Medición y simulación del fenómeno de arrastre de gas durante el vaciado de la aleación de aluminio líquido A356 y cuantificación del daño microestructural ocasionado durante el proceso de vaciado

Abstract

During the filling of the mold, the flow of liquid that impacts on a free surface can cause air entrainment due to the sinking of the liquid in the impact area, together with the small discontinuities in the surface of the jet. Therefore, this phenomenon is highly dependent on its speed, turbulence and diameter since this phenomenon takes place on the surface of the jet. For this, a system was developed to measure the volume of gas entrained during the casting process of an A356 aluminum alloy where the volume of entrained gas corresponds to the volume of gas missing in a reservoir bag connected to an extension of the nozzle with which ensures greater accuracy in the measurement and thus be able to validate the results obtained through simulations. On the other hand, the entrained gas volume calculated by simulations under the same conditions showed that there are no considerable differences in terms of the volumes measured for the case of air, because the software does not consider the volume of gas consumed for the oxidation of the liquid surface. In the experiments carried out with air, the increase in height was reflected in a decrease in the mechanical properties due to the increase in porosity observed. On the other hand, in the experiments carried out with argon atmosphere, a decrease in the volume of pores was observed with the increase in the pour height as the height increases, the argon drag promotes the degassing of the liquid aluminum, which confirms the veracity of the results obtained.

Durante el llenado del molde, el flujo de líquido que impacta sobre una superficie libre puede ocasionar arrastre de aire debido al hundimiento del líquido en el área de impacto, aunado a las pequeñas discontinuidades en la superficie del chorro. Por lo tanto, este fenómeno es altamente dependiente de la velocidad, turbulencia y diámetro del mismo ya que este fenómeno toma lugar la superficie del chorro. Para esto, se desarrolló un sistema para la medición del volumen de gas arrastrado durante el proceso de vaciado de una aleación de aluminio A356 donde el volumen de gas arrastrado corresponde al volumen de gas faltante en una bolsa reservorio conectada a una extensión de la boquilla con lo que se asegura una mayor exactitud en la medición y así poder validad los resultados obtenidos mediante simulaciones. Por otra parte, el volumen de gas arrastrado calculado mediante simulaciones bajo las mismas condiciones mostró que no existen diferencias considerables en cuanto a los volúmenes medidos para el caso de aire, debido a que en el software no se considera el volumen de gas consumido para la oxidación de la superficie del líquido. En los experimentos realizados con aire, el incremento en altura se vio reflejado en una disminución en las propiedades mecánicas debido al incremento en porosidad observado. Por otra parte, en los experimentos realizados con atmosfera de argón, se observó una disminución del volumen de poros con el incremento en la altura de vaciado conforme se incrementa la altura, el arrastre de argón promueve la desgasificación del aluminio líquido, lo que confirma la veracidad de los resultados obtenidos.