Experiment and Numerical Modelling the Time of Plate-Shape Casting Solidification vs. Thermal Conductivity of Mould Material

The paper presents results of measuring thermal conductivity of sand mould material and time of castings solidification evaluated from cooling curves and from Nova Flow & Solid numerical calculations. During the experiments pure Al (99,95%) plate was cast into the sand moulds. The analysed variable parameter in numerical calculations was mould thermal conductivity of fixed value taken from the range 0.5-0.9 W/(mK). Other mould parameters (initial temperature, mass density, heat capacity) and thermo-physical properties of liquid and solid casting were taken invariable. Basing on the measurements it was stated that thermal conductivity of the moulding sand has complex temperature variability, especially during the water vaporization and the obtained dependence should be used in the numerical calculations to improve their accuracy.

Artykuł prezentuje wyniki pomiarów współczynnika przewodzenia ciepła materiału formy piaskowej oraz czas krzepnięcia odlewu oszacowany z krzywej stygnięcia i obliczony numerycznie za pomocą Nova Flow & Solid. W czasie eksperymentów odlew w kształcie płyty wykonywano z czystego aluminium (99,95%). Zmienna w obliczeniach była przewodność cieplna materiału formy z zakresu 0,5-0,9 W/(mK). Pozostałe parametry formy (temperatura początkowa, gęstość masy i pojemność cieplna) oraz właściwości termofizyczne ciekłego i zakrzepłego metalu były stałe. Na podstawie eksperymentów stwierdzono, że temperaturowa zależność przewodności cieplnej formy nie ma prostego przebiegu, szczególnie w okresie odparowywania wilgoci, a uzyskana w części eksperymentalnej temperaturowa zależność powinna być stosowana w obliczeniach numerycznych w celu polepszenia jakości obliczeń.