Investigadores de la Universidad Politécnica de Perm (PNIU) han desarrollado un modelo matemático integral que predice el comportamiento de las impurezas en diferentes regímenes de fundición.
El modelo analiza la influencia del campo magnético, la transferencia de calor y considera simultáneamente el estado de la película en la superficie y el movimiento del metal, lo que antes no se tenía en cuenta en las metodologías sectoriales. Los experimentos computacionales con la aleación de níquel ЧС-70 ВИ mostraron que a frecuencias de hasta 240 Hz el campo magnético penetra más profundamente en el metal, intensificando la mezcla. Esto crea tensiones en la película de óxido, rompiéndola antes de que entre en la fundición.
El profesor Illarion Nikulin explica:
Descubrimos qué regímenes de fundición deben utilizarse para acelerar esta película incluso en la etapa de fundición. Resultó que su comportamiento depende de la frecuencia y la intensidad del campo magnético. Penetra más profundamente en el metal a bajas frecuencias: hasta 240 Hz para la aleación de níquel ЧС-70 ВИ, que está diseñada para funcionar a altas temperaturas y se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial y la astronáutica, y un radio de crisol de 10 cm. Esto conduce a una mezcla más intensa y a mayores tensiones en la película, lo que provoca su ruptura y eliminación de la superficie. Esto significa que la fundición en este régimen minimizará los defectos y el desperdicio de los productos terminados.
En las industrias aeronáutica y espacial, hasta el 10% de los componentes fundidos se rechazan debido a defectos ocultos causados por películas de óxido durante la refundición de metales. La tecnología de calentamiento por inducción, aunque garantiza la pureza del metal, se enfrenta al problema de la contaminación de las materias primas secundarias, que se utilizan con fines de ahorro.
Los resultados de la investigación se publican en la «Revista de Física e Ingeniería». El trabajo de los científicos se llevó a cabo en el marco del programa «Prioridad-2030».
Lea más materiales sobre el tema:
Se ha sabido cuántas piezas compuestas se utilizaron en el motor de avión nacional PD-14
El software de científicos de Perm acelerará las pruebas de motores de turbina de gas en 1,5 veces
