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      Aplicación de la técnica de diseño factorial y del método de elementos finitos para optimizar la solidificación de la aleación Cu-5wt%Zn en un molde de arena Translated title: Application of the factorial design and finite element methods to optimize the solidification of Cu-5wt%Zn alloy in a sand mold

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          Abstract

          En este trabajo fue realizada la simulación numérica en 2-D para la solidificación de la aleación Cu-5wt%Zn en molde de arena industrial a verde. Fue incorporada en esta investigación la liberación del calor latente durante la solidificación usando diferentes modelos matemáticos. Para realizar este trabajo, la técnica de elementos finitos y el software ANSYS fueron usados. Para este finalidad las propiedades termofísicas de la aleación Cu-5wt%Zn fueron consideradas dependientes con la temperatura, entre tanto, para la arena fueron considerados constantes. Además, el planeamiento factorial de Box-Behnken en tres niveles fue empleado para investigar el efecto de los tres factores sobre el proceso de la fundición, fueron entre ellos: la temperatura del molde, la convección en la parte externa del molde y la liberación del calor latente durante el cambio de fase. Los resultados de la transferencia de calor se presentaron en el sistema 2D para el flujo de calor, el gradiente térmico, las curvas de enfriamiento en la pieza solidificada y en el molde. Fue verificado que la temperatura del molde y el modelo matemático de la liberación del calor latente durante el cambio de fase son los más importantes parámetros del proceso de la solidificación.

          Translated abstract

          In the study reported in this work, two-dimensional numerical simulations were accomplish for the solidification of the Cu-5 wt %Zn alloy in industrial greensand. The latent heat release during the solidification using different mathematical models was incorporated. In order to accomplish this work, the finite elements technique and the ANSYS software program were used. The thermo-physical properties of the alloy Cu-5 wt %Zn were considered temperature-dependent, while for sand were considered constant. In addition, a full three-level Box-Behnken factorial design has been employed in order to investigate the effect of the three factors on the casting process, namely initial temperature of the mold, the convection in the external mold and the latent heat release during the phase change. The results of the heat transfer shown throughout the 2D system, such as thermal flow, thermal gradient and the cooling curves at various points of the cast metal/mold were determined. It was verified that the mold temperature and the mathematical model of the latent heat realease are the most important parameters in the solidification process.

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          Design and Analysis of Experiments

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            Computer aided optimization of an investment bi-metal casting process

            X Su, XL Su (2001)
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              “Evaluation and simultaneous optimization of some pellets characteristics using a 33 factorial design and the desirability function"

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                Author and article information

                Contributors
                Role: ND
                Role: ND
                Role: ND
                Journal
                rtfiuz
                Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia
                Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia
                Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia (Maracaibo )
                0254-0770
                December 2008
                : 31
                : 3
                : 234-245
                Affiliations
                [1 ] State University of Ponta Grossa Brazil
                [2 ] University of Campinas - UNICAMP Brazil
                Article
                S0254-07702008000300004
                29084950-c56f-44d5-862c-7dc434018056

                http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

                History
                Product

                SciELO Venezuela

                Self URI (journal page): http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_serial&pid=0254-0770&lng=en
                Categories
                ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY

                General engineering
                Numerical simulation,finite elements,factorial design in three levels,solidification of alloy Cu-5wt%Zn,sand mold,latent heat release,Simulación numérica,elementos finitos,planeamiento factorial en tres niveles,solidificación de la aleación Cu-5wt%Zn,molde de arena,generación de calor

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