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Simulation der Depositentstehung beim Sprühkompaktieren

  • H. Ye , U. Fritsching und K. Bauckhage
Veröffentlicht/Copyright: 11. Mai 2013
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Kurzfassung

Durch die Kopplung eines Geometriemodells mit einem thermischen Modell für die Sprühkompaktierung werden die Temperaturverteilungen auf der Oberfläche bolzenförmiger Deposite berechnet. Hierfür werden geeignete Modelle auf einer dreidimensionalen Skala und auf einer Makro- und Mikro-Zeitskala entwickelt. Die Simulationsrechnungen erlauben außerdem Einblicke in die Temperaturverteilung innerhalb der Bolzen sowie die Ausbildung der Mixschicht in den Depositen. Als Randbedingung für die Simulation wird das Temperaturfeld in der Sprühkammer und in der Nähe von Deposit und Substrat durch die gekoppelte Berechnung des aufwachsenden Deposits und der zweiphasigen Sprühkegelströmung von Zerstäubergas und Partikeln bestimmt.

Abstract

Coupling of a geometric model and a thermal model is introduced to derive the temperature profile on the top surface of spray formed billet deposits and the development of the mushy layer as well as the temperature in the deposit. The simulation are performed on a three dimensional spatial scale and on a macro- and micro-temporal scale. The temperature field in the spray chamber and the temperature profile close to the billet and the substrate have been calculated by coupling the growing deposit and the two phase flow of atomization gas and droplets/particles in the spray. Hereby, the boundary conditions for the simulation of the deposit are derived.


Ms. Sc. Hua Ye, geb. 1970, ist innerhalb der Stiftung Institut für Werkstofftechnik auf Basis eines Stipendiums des Deutschen Akademischen Austauschdiensts an der Universität Bremen als Doktorand tätig.

apl. Prof. Dr.-Ing. Udo Fritsching, geb. 1959, ist in der Hauptabteilung Verfahrenstechnik der Stiftung Institut für Werkstofftechnik tätig und leitet dort die Abteilung „Mehrphasenströmung, Wärme- und Stoffübertragung“.

Prof. Dr.-Ing. Klaus Bauckhage, geb. 1939, leitete in der Stiftung Institut für Werkstofftechnik die Hauptabteilung Verfahrens- und Anlagentechnik und vertrat das Fachgebiet Verfahrenstechnik im Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen.


Literatur

1. Bauckhage, K.: Das Sprühkompaktieren - ein neuartiger Urformprozess. HTM Z. Werkst. Wärmebeh. Fertigung57 (2002) 4, S. 224233Suche in Google Scholar

2. Meyer, O.; Fritsching, U.; Bauckhage, K.: Numerical investigation of alternative process conditions for influencing the thermal history of spray deposited billets. Int. J. Thermal Sci.42 (2003) 2, S. 153168Suche in Google Scholar

3. Fritsching, U.; Zhang, H.; Bauckhage, K.: Numerical simulation of temperature distribution and solidification behaviour during spray forming. Steel research65 (1994) 7, S. 273278Suche in Google Scholar

4. Ye, H.; Fritsching, U.; Bauckhage, K.: Evolution of the Top Surface Temperature of Spray Formed Billet. Proc. 2004 Powder Metallurgy World Congr., 17–24.10.2004, Wien, Österreich, H. Danninger (Hrsg.). EPMA, Shrewsbury, UK, 2004Suche in Google Scholar

5. Crowe, C.; Sommerfeld, M.; Tsuji, Y.: Multiphase Flows with Droplets and Particles. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, 1998Suche in Google Scholar

6. Patankar, S. V.: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Taylor & Francis, Bristol, Philadelphia, USA, 1980Suche in Google Scholar

7. Bergmann, D.: Modellierung des Sprühkompaktierprozesses für Kupfer- und Stahlwerkstoffe. Dissertation, Universität Bremen, Shaker Verlag Aachen, 2001Suche in Google Scholar

8. Krauss, M.; Ye, H.; Cui, C.; Fritsching, U.: Diagnostic of the mushy zone by in-line measurements and numerical simulations. Proc. SDMA 2003 und ICSF V, 22.-25.06.2003, Bremen, K. Bauckhage u.a. (Hrsg.), Vol.2, S. 73Suche in Google Scholar

9. Uhlenwinkel, V.: Zum Ausbringungsverhalten der Partikeln bei der Sprühkompaktierung von Metallschmelzen. Dissertation, Universität Bremen, 1992Suche in Google Scholar

10. Fritsching, U.: Spray Simulation: Modeling and Numerical Simulation of Sprayforming Metals. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 200410.1017/CBO9780511536649Suche in Google Scholar

11. Bergmann, D.; Fritsching, U.; Bauckhage, K.: Simulation of molten metal droplet sprays. CFD Journal9 (2001), S. 203211Suche in Google Scholar

12. Mingard, K. P.; Alexander, P. W.; Langridge, S. J., Tomlinson, G. A.; Cantor, B.: Direct measurement of sprayform temperatures and the effect of liquid fraction on micostructure. Acta Mater.46 (1998), S. 3511Suche in Google Scholar

13. Bergmann, D.; Fritsching, U.: Sequential Thermal Modelling of the Spray-Forming Process. Int. J. Thermal Sci.43 (2004) 4, S. 403415Suche in Google Scholar

14. Meyer, O.; Schneider, A.; Uhlenwinkel, V.; Fritsching, U.: Convective Heat Transfer from a billet due to an oblique impinging circular jet within the spray forming process. Int. J. Thermal Sci.42 (2003) 6, S. 561569Suche in Google Scholar

Online erschienen: 2013-05-11
Erschienen im Druck: 2005-08-01

© 2005, Carl Hanser Verlag, München

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