Simulación Numérica Multiescala del Proceso de Enfriamiento de la Fundición Nodular

Abstract

Las propiedades mecánicas de una fundición dependen de su microestructura, y ésta es, a su vez, el resultado de los cambios de fase que se producen durante el proceso de enfriamiento. En este trabajo se simula numéricamente el comportamiento térmico microestructural de una fundición nodular de composición eutéctica, desde la temperatura de colada hasta la temperatura ambiente, obteniendo como resultado final los porcentajes de ferrita y perlita y la cantidad y distribución de tamaño de los nódulos de grafito. El modelo acopla, mediante el método del calor latente, la ecuación de conducción del calor, planteada a nivel macroscópico, con la cinética de las transformaciones de fase, analizadas a nivel microscópico. Para la solidificación del material se utiliza un modelo que responde a la teoría plurinodular. Para la transformación en estado sólido se consideran las formaciones de ferrita, mediante una ley de crecimiento basada en la difusión del carbono, y de perlita, mediante la ecuación de Avrami. Se analiza, mediante la resolución de un caso de prueba, la sensibilidad del modelo a la variación de parámetros fundamentales.