En este trabajo fue realizada la simulación numérica en 2-D para la solidificación de la aleación Cu-5wt%Zn en molde de arena industrial a verde. Fue incorporada en esta investigación la liberación del calor latente durante la solidificación usando diferentes modelos matemáticos. Para realizar este trabajo, la técnica de elementos finitos y el software ANSYS fueron usados. Para este finalidad las propiedades termofísicas de la aleación Cu-5wt%Zn fueron consideradas dependientes con la temperatura, entre tanto, para la arena fueron considerados constantes. Además, el planeamiento factorial de Box-Behnken en tres niveles fue empleado para investigar el efecto de los tres factores sobre el proceso de la fundición, fueron entre ellos: la temperatura del molde, la convección en la parte externa del molde y la liberación del calor latente durante el cambio de fase. Los resultados de la transferencia de calor se presentaron en el sistema 2D para el flujo de calor, el gradiente térmico, las curvas de enfriamiento en la pieza solidificada y en el molde. Fue verificado que la temperatura del molde y el modelo matemático de la liberación del calor latente durante el cambio de fase son los más importantes parámetros del proceso de la solidificación.

In the study reported in this work, two-dimensional numerical simulations were accomplish for the solidification of the Cu-5 wt %Zn alloy in industrial greensand. The latent heat release during the solidification using different mathematical models was incorporated. In order to accomplish this work, the finite elements technique and the ANSYS software program were used. The thermo-physical properties of the alloy Cu-5 wt %Zn were considered temperature-dependent, while for sand were considered constant. In addition, a full three-level Box-Behnken factorial design has been employed in order to investigate the effect of the three factors on the casting process, namely initial temperature of the mold, the convection in the external mold and the latent heat release during the phase change. The results of the heat transfer shown throughout the 2D system, such as thermal flow, thermal gradient and the cooling curves at various points of the cast metal/mold were determined. It was verified that the mold temperature and the mathematical model of the latent heat realease are the most important parameters in the solidification process.

En este trabajo se realizó la simulación numérica en dos dimensiones de la solidificación del hierro en moldes de arena sintética al verde industrial, Al 50/60 y mulita por medio de la técnica de elementos finitos con el programa ANSYS. Las propiedades termofísicas del hierro fueron consideradas dependientes de la temperatura, mientras que estas propiedades para la arena y la mulita se consideraron constantes; adicionalmente, se tomó en cuenta el fenómeno de convección en la superficie externa del molde. Se estudió el efecto de los siguientes parámetros en el proceso de solidificación: tipo de arena y mulita, temperatura de precalentamiento del molde (ambiente y calentado), temperaturas de supercalentamiento del metal líquido y la pérdida de calor por convección en el molde. La optimización de estos parámetros se realizó por el método de diseño factorial. Las características metalúrgicas del cabezal de alimentación y del tope caliente no se consideraron en este estudio, ya que son irrelevantes en el comportamiento de la transferencia de calor entre el metal y el molde. Debido a que las propiedades termofísicas del hierro dependen con la temperatura, este es un tipo de problema de característica no lineal. Los resultados de la transferencia de calor se presentan en un sistema de dos dimensiones para el flujo térmico, el gradiente térmico, las curvas de enfriamiento en varios puntos de la pieza solidificada y las curvas de calentamiento y/o enfriamiento en los moldes; así como también, el análisis de los resultados por el método de planeamiento factorial fueron realizados, pues, mediante esta análisis fue encontrado que el tipo de molde influencia negativamente en el resultado, por otro lado, la interacción de la temperatura del metal con el fenómeno de confección contribuyo significativamente en el resultado.

In the study reported in this work, two-dimensional numerical simulations were made of pure iron solidification in industrial AI 50/60 AFS greensand and mullite molds, using the finite element technique and the ANSYS software program. For this purpose, the thermophysical properties of iron were considered temperature-dependent, while for sand and mullite these properties were considered constant, and the convection phenomenon was also considered on the external surface of the mold. In order to study the influences of the parameters in the solidification process, such as, sand and mullite mold types, preheating temperature of the mold (ambient and heated), superheating temperature of the liquid metal and loss of heat on the mold by convection, the optimization through the factorial design was accomplished. Metallurgical characteristics, such as the attack zone in the feed head and hot top, were not taken into account in this study, since they are irrelevant to the behavior of metal to mold heat transfer. Owing to the temperature-dependent thermo-physical properties of iron, this type of problem is of nonlinear characteristic. The results of the heat transfer are shown throughout the 2D system, as thermal flow, thermal gradient, the cooling curves at various points of the solidified specimen were determined, as well as the analysis of the factorial design of the result and heating or/and cooling in the molds were also accomplished. Through the analysis of the factorial design result of the parameters it was found which mold type influences negatively the result and the interaction of the metal temperature with the convection phenomenon contributed significantly to the result. The cooling curves characterize the grain size and mechanical properties of metal; hence, owing to the smaller grain size of metal cast in mullite molds, this type of mold grants better mechanical properties to the cast part.

Estudou-se a influência de diferentes fatores na corrosão por fresta em titânio comercialmente puro, em cloreto de sódio, a temperaturas intermediárias. Investigou-se as condições de pH, desarejamento do meio, temperatura e das caraterísticas geométricas da fresta, sob as quais este tipo de corrosão se apresenta. O tipo de íon de titânio que predomina na zona ativa foi determinado como sendo Ti3+. Foram usadas técnicas eletroquímicas e gravimétricas. Pites foram encontrados no titânio apenas a altos potenciais (~5,3V) mas a corrosão por fresta pode aparecer ao potencial de corrosão. A utilização de uma célula de dois compartimentos mostrou que não se pode ultrapassar uma relação máxima entre área catódica e anódica para poder modelar a ativação da superfície metálica dentro da fresta. O desenvolvimento de uma queda ôhmica através dos produtos de corrosão na entrada da fresta é proposto como um fator estabilizador da corrosão.

The influence of different parameters (pH and aeration of the solutions, temperature and geometric features) on the electrochemical behavior of commercially pure titanium in sodium chloride solutions at intermediate temperatures was studied, with the aim of contributing to the understanding of the crevice corrosion susceptibility of this metal. The titanium ion that forms in the active dissolution region was determined bo be Ti3+. Electrochemical and gravimetric techniques were used. Pitting of titanium was found only at high anodic overpotentials (~5.3V), but crevice corrosion can occur at the free corrosion potential. The utilization of a two-compartment cell showed that a maximum ratio of cathodic area to anodic area cannot be surpassed in order to model the activation of the metallic surface in the crevice. The development of an ohmic drop through the corrosion products at the entrance of the crevice is proposed as a stabilizing factor in the corrosion process.