Espaçamentos dendríticos primários da liga Sn-5%Pb solidificada direcionalmente em um sistema horizontal

Este trabalho desenvolve um estudo teórico-experimental sobre a correlação entre parâmetros térmicos e os espaçamentos dendríticos primários da liga Sn-5%Pb solidificada direcionalmente em um sistema horizontal sob condições transientes de extração de calor. Os perfis de temperatura foram medidos em diferentes posições do lingote e os dados obtidos foram armazenados automaticamente. São apresentados resultados para o coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde o qual foi calculado a partir de uma análise comparativa entre os perfis térmicos experimentais e valores teóricos fornecidos por um modelo numérico. Um método teórico-experimental é aplicado para determinar as velocidades de deslocamento da isoterma liquidus e as taxas de resfriamento. Os resultados teóricos e experimentais levantados apresentaram boa concordância. Um estudo comparativo é realizado entre os dados encontrados neste trabalho e aqueles apresentados na literatura para os espaçamentos dendríticos primários da liga investigada quando solidificada direcionalmente nos sistemas verticais ascendente e descendente, sob as mesmas condições assumidas neste trabalho. A análise das microestruturas indica que os espaçamentos dendríticos primários são bastante influenciados pelos parâmetros térmicos de solidificação.

ABSTRACT: In order to investigate the effect of thermal parameters on the primary dendritic spacings of Sn - 5%Pb alloy, horizontal directional solidification experiments have been carried out under unsteady state heat flow conditions. Thermocouples have been connected with the metal, and the time - temperature data have been recorded automatically. The results include metal/mold heat transfer coefficient determined from comparisons between the experimental thermal profiles and simulations provided by a numerical model. A combined theoretical and experimental approach is developed to determine the solidification thermal parameters: tip growth rates, and cooling rates. The experimental and calculated values have shown a good agreement. A comparative study between experimental data of this work and those from the literature proposed to predict the primary spacings during upward and downward vertical unsteady-state directional solidification of Sn - Pb alloys is presented. The observation of the microstructures has indicated that the primary dendritic spacings have been affected by the direction of growth, increasing in conditions of horizontal solidification when compared with those obtained during vertical solidification.