Numerical investigation of alternative process conditions for influencing the thermal history of spray deposited billets

In spray forming, during the spray deposition process and the subsequent cooling period a time dependent temperature field develops within the product and the solidification of the remaining liquid fraction takes place. In this paper, the time dependent thermal conditions and solidification behaviour in spray formed billets are investigated. A transient numerical simulation is carried out and compared with experimental results. A description of the relevant model and the developed program will be given and an investigation of the influence of different process parameters on the time dependent temperature field and the solidification history within billets are shown. The numerical model is based on a single-phase formulation of the energy equation. A non-orthogonal coordinate system is used for grid generation within the time dependent growing shape of the billet. Temperature measurements are carried out within the substrate and also in the lower part of the billet in the spray forming process. The material discussed throughout this contribution is CuSn6 (2.1020). Lors de la mise en oeuvre de la technologie de « spray forming », pendant la phase de dépôt et la période de refroidissement, le champ de température au sein du produit évolue au cours du temps et la partie de matériau restant sous forme liquide se solidifie. Cette publication analyse l'évolution des conditions thermiques au cours du temps ainsi que le processus de solidification lors de la formation de barres métalliques par la technologie de spray forming. Une simulation numérique de la phase de transition est réalisée et comparée avec les résultats expérimentaux. Le modèle utilisé et le programme développé sont décrits, et une étude des de l'influence des paramètres principaux sur le temps caractéristique de l'évolution du champ de température et le processus de solidification au sein des barres est faite. Le modèle numérique est basé sur une formulation uniphasique de l'équation de conservation de l'énergie. Le maillage de la forme de la pièce—forme qui se modifie au cours du processus—est réalisé à l'aide d'un système de coordonnées non-orthogonales afin de faciliter les comparaisons. Des mesures de température sont effectuées à l'intérieur du substrat ainsi que dans la partie inférieure de la barre métallique. Le métal considéré dans l'ensemble de l'article est l'alliage CuSn6 (2.1020).