Orientador: Mauricio Prates Campos Filho

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo teórico-experimental do processo de solidificação em sistemas metal/molde com geometria cilíndrica, visando o desenvolvimento de um método prático e confiável para a análise de parâmetros relativos ã cinética e ã distribuição...

Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo teórico-experimental do processo de solidificação em sistemas metal/molde com geometria cilíndrica, visando o desenvolvimento de um método prático e confiável para a análise de parâmetros relativos ã cinética e ã distribuição de temperaturas. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica crítica e extensiva dos principais métodos de análise da transferência de calor em sistemas metal/molde. Em seguida foi projetado e construído um dispositivo simulador, da solidificação radial em moldes cilíndricos refrigerados. Com o uso deste dispositivo foram levantados dados experimentais relativos a cinética e a distribuição de temperaturas 'durante a solidificação em sistemas metal/molde com geometria cilíndrica. Os resultados obtidos foram analisados comparativamente com as previsões teóricas de um modelo desenvolvido por Garcia e Prates para geometrias planas, de modo a se verificar o distanciamento teórico-experimental em função das alterações introduzidas no processo de solidificação pela curvatura do molde. A partir deste estudo foi desenvolvido um método para análise da solidificação de metais em geometrias cilíndricas sob ponto de vista de cinética e distribuição de temperaturas. Finalmente, para comprovar sua eficiência foram realizadas comparações entre as previsões teóricas obtidas através do método proposto, pela aplicação de técnicas numéricas e analíticas encontradas na literatura, e resultados experimentais obtidos neste trabalho.

Abstract: The main objective of this work was to develop a practical and versatile method for the analysis of rates and temperature profiles during solidification in metal/mould systems with cylindrical geometry by using a theoretical-experimental approach. Initially it was made a review of the...

Abstract: The main objective of this work was to develop a practical and versatile method for the analysis of rates and temperature profiles during solidification in metal/mould systems with cylindrical geometry by using a theoretical-experimental approach. Initially it was made a review of the existing heat transfer methods applied to solidification in metal/mould systems. A special radial water cooled device was then designed and constructed in order to simulate solidification of cylindrical geometries. By using this experimental set-up experiments were carried out in order to obtain solidification rates and temperature data. The results were analysed comparatively with theoretical predictions furnished by a model developed by Garcia and Prates for plane geometry, that permitted to verify the modifications introduced in the solidification process by the mould curvature. The above mentioned analysis permitted to develop method to analyse the solidification of metals (solidification rates and temperature profiles) in cylindrical geometries. Finally, to assess the realibility of the proposed method, it was compared with analytical and numerical methods and with experimental data.