Aplicación del Método de la Tapa Geológica al Modelado ... · La metalurgia de polvos MP es un...

Aplicación del Método de la Tapa Geológica al Modelado de Compactación de Polvos.

Presenta:Andrés Alejandro Ortega del CampoRafael Ángel Rodríguez CruzRoberto González Ojeda (U. P.)Cuauhtémoc Rubio Arana.

San Miguel De Allende Gto. Octubre del 2005

INTRODUCCION

La metalurgia de polvos MP es un procesamiento de metales en la que se producen partes a partir de polvos metálicos.

La metalurgia de polvos es un proceso que permite fabricar productos de ingeniería utilizando materiales que incluyen:

Polvos ferrosos y no ferrososCerámicosMetales durosMagnéticosCarbónAbrasivosPolvos para tabletas medicinales y dulces

INTRODUCCIÓN

En la secuencia usual de producción de la MP, el polvo metálico se compacta colocándolo en una cavidad cerrada (dado) bajo presión para darle la forma deseada. El material compactado es puesto en un horno y sinterizado en una atmósfera controlada a altas temperaturas, ocasionando que los polvos se unan y formen una masa dura y rígida. La compresión, llamada prensado, se realiza en una maquina tipo prensa cuyas herramientas se diseñan específicamente para la pieza a producir. Las herramientas, que consisten generalmente en un dado y uno o más punzones, pueden ser costosas y es por esto que la MP es mas adecuada para niveles medios o altos de producción.

•En algunos casos, la conversión de emplear métodos de vaciado o forjado a MP ahorra hasta 40% en costos. Un componente sinterizado de calidad comparable puede ser más barato que uno forjado o vaciado.

•Permite controlar la porosidad de un componente para desarrollar la capacidad de autolubricación

•Permite gran consistencia y comportamiento predecible en el producto

•Las piezas están terminadas después del sinterizado ( en general, no necesitan maquinado posterior)

•Se utiliza más del 97% de la materia prima en la parte terminada

•Permite la fabricación de componentes de tungsteno, molibdeno y tantalio, que serían muy difíciles o imposibles de fabricar por su alto punto de fusión.

•Permite mezclar dos metales insolubles, incluso estando líquidos, o mezclas de metales y óxidos

•Tolerancias muy reducidas (0.013mm) y muy buen acabado superficial

La variación en la densidad del compactado puede tener un efecto considerable en las propiedades mecánicas, en el desempeño operacional de los componentes y producir distorsiones o grietas en la pieza después del sinterizado.

Las principales causas de esta variación son:

•Efectos de fricción con la pared del dado

•Mezcla no uniforme de los polvos

•Distribución de densidad inicial del polvo

•Efectos de fricción dentro del polvo

•Geometría de la parte

P

Punzon

DadoAlta densidad

Baja densidad

Punzon de accion simple

Fuerzascompresivas

Polvos comprimidos

La compactación de polvos se ha descrito por un largo tiempo y se ha establecido que el proceso muestra tres mecanismos de densificación:

Reacomodo. La presión del polvo en esta etapa es muy baja y ocurre un deslizamiento entre las partículas, lo cual ocasiona un reacomodo entre ellas.

Deformación o endurecimiento geométrico. Esta etapa involucra deformaciones tanto elásticas como plásticas debidas a las áreas de contacto entre las partículas. Estas se deforman plásticamente y cierran los espacios vacíos que existen entre ellas.

Endurecimiento por deformación. En esta etapa el material se encuentra sometido a una presión muy alta y la resistencia al flujo del material se incrementa debido al endurecimiento por deformación del material

FENÓMENOS FÍSICOS INVOLUCRADOS EN LA COMPACTACIÓN

Cohesión

•Preexistente.

•Creada por “frotación” de las partículas bajo presión.

•Destruida por el movimiento relativo de las partículas.

Movimiento relativo

•Implica dilatación (incremento del volumen bajo esfuerzos cortantes, aún si la presión hidrostática es compresiva).


Reacomodo

•Ocurre en la etapa inicial

•El alcance depende de la densidad inicial (menos densidad, más reacomodo).

•Depende de la cohesión y de la fricción interparticular.

•La fricción interparticular puede ser modificada por lubricantes.

•Los arcos se rompen y las partículas son forzadas a tomar configuraciones más compactas.


Deformación plástica

•Ocurre después de la etapa de reacomodo.

•Las partículas experimentan primero deformación elástica y después plástica

•Algunas partículas se fracturan.

•Se reducen aún más los espacios vacíos entre las partículas.


Para el modelado exitoso del proceso de compactación de polvos se deben cumplir ciertos requerimientos:

Dado que el polvo es una material compresible y con fricción, la densificación depende de la etapa de la compactación y el modelo de material debe reflejar las características de fricción y de cedencia del polvo.

Durante la compactación, el polvo presenta endurecimiento por deformación, el volumen se reduce, los espacios de aire se cierran y las partículas se endurecen debido a la deformación plástica volumétrica.

Dado que el proceso de compactación involucra una gran reducción en volumen, la formulación adoptada debe ser capaz de representar este proceso físico.

Debe de considerarse que dos materiales diferentes están involucrados, los cuales tienen contacto y movimiento relativo en relación con el otro.

La fabricación de partes complejas por compactación de polvos puede ser una tarea difícil, ya que dependiendo del diseño del juego de herramientas, de las posiciones de los punzones en la etapa de llenado, de las fuerzas del punzón durante la compactación, y del procedimiento de expulsión, las partes resultantes exhibirán una mayor o menor homogeneidad en la densidad y esto tiene como consecuencia que la pieza contenga o no grietas. Dado el elevadocosto del herramental empleado, es necesario una herramienta que permita el diseño adecuado del proceso de compactación (forma y diseño de punzones y dados, movimiento de punzones, comportamiento del polvo en compresión) para disminuir o eliminar los diseños defectuosos.

JUSTIFICACION

MODELOS DE

MATERIAL

Existen dos aproximaciones para simular numéricamente el comportamiento de los polvos metálicos: aproximaciones continuas y aproximaciones discretos.

APROXIMACIONES CONTINUAS

Son las más maduras en términos de desarrollo y aplicación. Requieren cinco entradas:

•Características de cedencia del material

•Fricción entre polvo y dado

•Geometría al inicio de la compactación

•Variación de densidad inicial

•Cinemática de la herramienta

APROXIMACIONES DISCRETAS

Objetivos:

•Entender la interacción entre partículas modelando cada partícula.

•Analizar el comportamiento en compactación entre partículas dúctiles y frágiles.

•Predecir datos constitutivos que puedan introducirse en el análisis continuo.

MODELOS DE PLASTICIDAD PARA MATERIALES GRANULARES

Al principio del proceso de compactación el material es altamente compresible y las deformaciones son casi completamente irrecuperables. Desde un punto de vista macroscópico el material puede entonces considerarse como un material poroso con un gran contenido de huecos y, consecuentemente, con una baja densidad inicial relativa.

Durante las primeras etapas del proceso, la deformación aparente proviene de la reducción de los poros, por lo cual es irrecuperable. En las etapas posteriores el numero de contactos entre los granos se incrementa y las variaciones en la deformación aparente son debidas a la deformación elástica recuperable y a la deformación plástica de las partículas. En las etapas finales, la deformación es casi completamente elástica y el material se comporta elásticamente. La plasticidad de grandes deformaciones provee un marco de trabajo para simular la aparentemente gran deformación irrecuperable (granos+poros) asociada con la reducción de los poros asícomo a la más pequeña deformación elástica y plástica de las partículas del polvo.

Se han desarrollado varios modelos constitutivos para describir los efectos del estado de esfuerzo en la respuesta del material en polvo. En las aproximaciones continuas se pueden encontrar modelos elásticos, plásticos, viscoelásticos y viscoplásticos. Los modelos elasto-plásticos basados en materiales porosos (mecánica de suelos) son utilizados comúnmente para describir el comportamiento del material en polvo en procesos de compactación en frío.


MOHR-COULOMB

tancτ σ φ= +

( )1 3 1 3sin 2 cotcσ σ φ σ σ φ− = + +


DRUCKER-PRAGER

( ) ( ) ( )2 2 2 21 2 2 3 3 1 2 yσ σ σ σ σ σ σ− + − + − =


Se utilizó un modelo de material conocido como modelo de tapa (Capmodel) desarrollado originalmente por Dimaggio y Sandler en 1971. Este modelo consta de una superficie de cedencia que refleja la falla en cortante y en compresión del material y una segunda para reflejar la densificación o deformación volumétrica.

( ){ }1 01 exppv W D I Xε = − − −⎡ ⎤⎣ ⎦

13 ITf off −=

( )[ ]1121 IIexpJf Θβγα +−−−=

[ ] [ ]212

221 )(LJ)(L)(XR

Jf κκκ −−−−=

ntoenduecimie de Fun.⇒pυε


SUPERFICIE DE CEDENCIA EN CORTANTE

Tiene la siguiente forma funcional:

( ) ( )2 1 1 1 1expJ f I I Iα γ β θ= = − − +Donde

es el primer invariante del tensor de esfuerzos1 1 2 3 3I pσ σ σ= + + =

es el esfuerzo medio con en caso de una prueba hidrostática.

( ) 3/2 31 σσ +=p 32 σσ =

SUPERFICIE DE TAPA

( ) ( ) ( ) ( )2 2

2 2 1 11,J f I X L I LR

κ κ κ κ⎡ ⎤ ⎡ ⎤= = − − −⎣ ⎦ ⎣ ⎦

es la intersección de la superficie de tapa con el eje I1

( ) ( )1X Rfκ κ κ= +

κes la coordenada en I1 de la intersección entre la superficie de capucha y la superficie de cedencia por cortante

( ) si 00 si 0

Lκ κ

κκ>⎧

≡ ⎨ ≤⎩

CARACTERIZACION DEL MATERIAL

El modelo contiene un número de parámetros los cuales deben ser seleccionados para que representen un material en particular y generalmente están basados en datos experimentales.

ENTRADA DESCRIPCION

BULK Módulo volumétrico elástico

G Módulo de cortante elástico

ALPHA, THETA, BETA, GAMMA Parámetros de la superficie de cedencia en cortante.

R Elipticidad de la tapa

D, W, X0 Parámetros de la superficie de compactación

FTYPE Suelos 1Concreto 2

TOFF Punto de corte en tensión

Universidad de Guanajuato

POLVO METÁLICO DISTALOY AE

•4% Ni, 1.5% Cu 0.5% Mo, 0.5% C, 1% cera Hoechst (lubricante interno)

•Tamaño: 20-180 micrómetros

•Dureza: 105 HV0.025

•Densidad aparente: 3.04 g/cm3

•Densidad total: 7.33 g/cm3

CARACTERIZACIÓN DEL POLVO METÁLICO

Esfuerzo medio

Dife

renc

iade

esf

uerz

os

Prensadohidrostático

Prensadouniaxial

Prueba triaxial


MÓDULO VOLUMÉTRICO

K = 500 MPa / 0.04 = 12.5 GPa

I.C. Sinka, A.C.F. Cocks, C.J. Morrison & A. Lightfoot


MÓDULO CORTANTE

( )1 3 3 1 21p

νσ σν−−

=+

0.3068ν =

0.8868

( )( )

2 13 1 2

KG

νν

+=

−

G = 5.544 GPa


RESPUESTA A LA COMPACTACIÓN

2

3

4

5

6

7

8

0 100 200 300 400 500

PRESION (MPa)

DEN

SID

AD

(Mg/

m3 )

( )( ){ }

1

0

31 exp

e pkk kk kk

ekk

pkk

I pK K

W D X X

ε ε ε

ε

ε κ

= +

= =

⎡ ⎤= − − −⎣ ⎦

Con los resultados publicados por Doremus y mediante un ajuste de la curva se llega a: D=3.2E-9, W=0.855, Xo=0.0


RESPUESTA A LA COMPACTACIÓN

CARACTERIZACIÓN DEL POLVO METÁLICOAJUSTE DE LA SUPERFICIE DE TAPA ELÍPTICA

Ajuste a la curva con W=0.855,D=3.2E-9,R=6.0

IMPLEMENTACION

EN LS-DYNA

ANÁLISIS EXPLÍCITOS

En una aproximación explicita las fuerzas internas y externas son sumadas en cada nodo, y la aceleración nodal es calculada dividida por la masa nodal. La solución es desarrollada integrando la aceleración con respecto al tiempo. El método explícito se utiliza para la solución de problemas dinámicos tales como impacto, choque, etc.

Para el método explicito, se usa un método de integración de diferencias centrales. La aceleración es evaluada en un tiempo t dado por:

{ } [ ] ( )1 intextt t ta M F F− ⎡ ⎤ ⎡ ⎤= −⎣ ⎦ ⎣ ⎦

Las velocidades y desplazamientos son entonces evaluados:

{ } { } { } tttttt taVV Δ+= Δ−Δ+ 2/2/

{ } { } { } 2/2/ ttttttt tVUU Δ+Δ+Δ+ Δ+=donde:

( )/ 2 .5t t t tt t t+Δ +ΔΔ = Δ + Δ

( )/ 2 .5t t t tt t t−Δ +ΔΔ = Δ −Δy

La geometría es actualizada por la adición de incrementos de desplazamientos a la geometría inicial {X0}

{ } { } { }0t t t tx x U+Δ +Δ= +

Para problemas no lineales:

•Una matriz de masa es requerida para simple inversión.

•Las ecuaciones inician no acopladas y pueden ser resueltas directamente (explícitamente).

•No se requiere la inversión de la matriz de rigidez. Todas las no linealidades (incluyendo contacto) están incluidos en el vector fuerza.

•El mayor costo computacional es el cálculo de las fuerzas internas

•No se necesitan comprobaciones de convergencia dado que las ecuaciones están desacopladas.

•Se requieren pasos de tiempo muy pequeños para mantener el límite de estabilidad

El procedimiento general para llevar acabo un análisis en LS-DYNA puede ser descrito con los siguientes pasos:

•Modelado.

•Aplicación de las condiciones de frontera.

•Solución.

•Revisión de resultados.

GEOMETRIA DE LA PIEZA (sincronizador)

Kergadallan, ofrece datos de los efectos de la cinemática de los punzones.

Componente usado como referencia en la red europea PM Modnet

PARAMETROS DE MATERIAL

PARAMETRO VALOR

RO 6.0X105 kg/m3

BULK 1.25X1010

G 5.544X109

ALPHA 6.0E+6

THETA 0.23094

GAMMA 0.0

BETA 0.0

R 6.0

D 3.2X10-9

W 0.855

X0 0.0

C 0.0

N 0.0

TOFF 2.0X105

APLICACIÓN DE LAS CONDICIONES DE FRONTERA

Después de la construcción del modelo el siguiente paso es aplicar las cargas a la estructura. En orden al comportamiento propio de la estructura, es necesario aplicar las cargas con respecto a un intervalo de tiempo especificado. Todas las cargas en un análisis explicito deben de ser dependientes del tiempo.

•Designar las porciones del modelo que recibirán las cargas como componentes (o partes para cuerpos rígidos ).

• Definir los arreglos de parámetros que contengan los intervalos de tiempo y los valores de la carga.

• Especificar curvas de carga

• Definir la dirección de las cargas si estas no actúan en el sistema global de coordenadas

•Aplicar las cargas al modelo.

APLICACIÓN DE LAS CARGAS


PUNZONSUPERIOR

`PUNZONINFERIOR

DADOSMOVILES


Pieza 9


Pieza 30

RESULTADOS

PRESION

Pieza 9

Pieza 30

DESPLAZAMIENTOS

Pieza 9

Pieza 30

DEFORMACION PLASTICA

Pieza 9

Pieza 30

ESFUERZOS DE VON MISES

Pieza 9

Pieza 30

ESFUERZOS CORTANTES MAXIMOS

Pieza 9

Pieza 30

CURVAS DE DEFORMACION PLASTICA EN LOS ELEMENTOS CERCANOS A LA ESQUINA, PIEZA 9.

CURVAS DE DEFORMACION PLASTICA EN LOS ELEMENTOS CERCANOS A LA ESQUINA, PIEZA 30.

DISTRIBUCION DENSIDAD

DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD REGION INICIAL RELATIVA RELATIVA DIF. ABSOLUTA ABSOLUTA DIF.

g/cm3 CALCULADA (%) MEDIDA (%) (%) CALCULADA MEDIDA a 3.58 94.63 95.1 -0.46 6.94 6.97 -0.03b 3.58 94.95 95.8 -0.82 6.96 7.02 -0.06c 3.58 97.40 96.0 1.35 7.14 7.04 0.10 d 3.01 81.95 93.2 -11.23 6.01 6.83 -0.82e 3.01 76.43 92.5 -16.07 5.60 6.78 -1.18

DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD REGION INICIAL RELATIVA RELATIVA DIF. ABSOLUTA ABSOLUTA DIF.

g/cm3 CALCULADA (%) MEDIDA (%) (%) CALCULADA MEDIDA a 3.51 94.62 95.5 -0.88 6.94 7.00 -0.06b 3.51 94.50 96.5 -1.96 6.93 7.07 -0.14c 3.51 97.04 96.7 0.34 7.11 7.09 0.02 d 2.21 91.79 94.1 -2.30 6.73 6.90 -0.17e 2.21 90.93 94.0 -3.06 6.67 6.89 -0.22

Pieza 9

Pieza 30

DISTRIBUCION DENSIDAD

Pieza 30

Densidad inicial diferente. Precisión dentro de 0.1 g/cm3

DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD DIFERENCIA DENSIDAD DENSIDAD DIFERENCIAINICIAL RELATIVA RELATIVA RELATIVA CALCULADA MEDIDAg/cm3 CALCULADA MEDIDA

REGION A 3.53 95.16 95.50 -0.34 6.97 7.00 -0.03REGION B 3.53 95.03 96.45 -1.42 6.97 7.07 -0.10REGION C 3.53 97.59 96.70 0.89 7.15 7.09 0.07REGION D 3.27 93.44 94.09 -0.66 6.85 6.90 -0.05REGION E 3.27 92.63 94.00 -1.36 6.79 6.89 -0.10

COMPARACION DE TRABAJOS

Datos de entrada SimulaciónModelo Rigidez Densidad Coeficiente Tiempo

Centro Componente constitutivo herramientas inicial fricción Remallado computo1 Parte 34 Cam Clay Elástica 3.47 0.12 Si 60 min2 Parte 9 D-P-C Rígida 3.47 0.1-0.2 Una vez 210 min3 Parte 9 Cap Elástica Uniforme y Depende de ALE 45 min

no uniforme la densidad4 Parte 9 Cam Clay Rígida Uniforme y Fijo y depende No 60 min

no uniforme del esfuerzo5 Parte 9 Cap Rígida 3.47 0.1 No 75 min

COMPARACION DE TRABAJOS

Centro 1 Centro 2 Centro 3 Centro 4 Centro 5Parte 34 Parte 9 Parte 9 Parte 9 Parte 9

Región Exp. Modelo Exp. Caso 1 Caso 2 Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 1a 6.97 6.84* 6.9 6.97+ 7.00+ 6.83++ 6.90* 6.98+ 7.03* 7.09++ 7.15++ 7.2 6.74++b 7.02 6.84* 6.93 7.03+ 7.04+ 6.93* 7.01+ 7.07+ 7.13++ 7.14++ 7.15++ 7.20++ 6.75++c 7.04 6.85* 7.03 7.06+ 7.12* 7.02+ 7.09+ 7.12* 7.23++ 7.23++ 7.15++ 7.15++ 7.06+d 6.83 6.61 6.91 6.83+ 6.82+ 6.93* 6.90* 6.86+ 6.77* 6.83+ 6.70++ 6.70++ 6.94+e 6.78 7.00+ 6.97 6.73+ 6.43 6.78+ 6.69++ 6.5 6.45 6.64++ 6.36 6.4 6.93+

* Precisión dentro de 0.1 g/cm3

+ Precisión dentro de 0.05 g/cm3

++ Precisión dentro de 0.2 g/cm3

CONCLUSIONES

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

•Se implementó el modelo de material de tapa geológica MAT25 en ANSYS/LS-DYNA para la simulación de compactación de polvos metálicos.

•Se desarrolló una simulación para ajustar el comportamiento del polvo metálico en una prueba triaxial a varias presiones de consolidación (100, 300 y 500 MPa).

•El modelo de tapa geológica utilizado no considera la variación de los parámetros elásticos como son el módulo de Young, el módulo de cortante y la razón de Poisson, aunque varias investigaciones demuestran que estos parámetros cambian continuamente a la largo de todo el proceso de compactación. Esto es debido al cambio de la estructura del material cuando se deforman las partículas de polvo, de tal manera que el material se endurece y aumentan las fuerzas de unión entre las partículas.


•Es fácil ajustar manualmente la respuesta del material a la compactación hidrostática, aunque se requiere de una ecuación diferente a la ec. para ajustar mejor la región de baja presión.

•El parámetro R se antoja demasiado grande, pues en trabajos similares a éste el valor de R varía de 0.8 a 2.0. Sin embargo, el modelado del comportamiento del polvo en las pruebas triaxiales para altas presiones de consolidación es adecuado. La simulación de prueba triaxial a la presión de consolidación de 100 MPapresentan una desviación importante respecto de los datos experimentales.

•Se encontró que el incremento en la magnitud del parámetro de densidad inicial no influye significativamente en la predicción de esfuerzos y deformaciones del modelo y sí disminuye el tiempo de computación.

( ){ }1 01 exppv W D J Xε = − − −⎡ ⎤⎣ ⎦


•Se obtuvieron gráficas de contorno de presión, esfuerzos efectivos de Von Mises, deformación plástica y desplazamiento resultante para las dos piezas analizadas en el instante posterior a la compactación.

•Los contornos de presión final muestran que puede conseguirse una distribución de presión adecuada para cada región de la pieza a partir del movimiento de los dados y punzones: en la región del reborde de la pieza 30, la cual inicia con una densidad inicial relativamente baja, es necesaria una presión alta para conseguir una densidad final homogénea en toda la pieza. En la pieza 9, por el contrario, la cinemática de los punzones produce una presión alta en el cubo de la pieza y baja en el reborde.


•Los contornos de esfuerzo de Von Mises muestran una distribución homogénea en la mayor parte de ambas piezas con un valor promedio de 45 MPa y algunas regiones alcanzan esfuerzos de alrededor de 100 MPa. Estos esfuerzos no significan un problema, pues se encuentran por debajo del límite de cedencia del material y no ocasionan grietas en el proceso de compactación, pero sí podrían provocar distorsiones de forma en el sinterizado. Sin embargo, la principal causa de defectos en las partes fabricadas por MP es debida a la mala distribución de la densidad.

•La distribución de densidad calculada excedió por mucho el error permitido para la región del reborde de la pieza 9, pero es adecuada para la región del cubo. Esto es debido al pobre ajuste en la respuesta de compactación del polvo en la región de baja presión en la prueba de compresión hidrostática.


•Se obtuvo una correlación dentro de 0.22 g/cm3 entre la distribución de densidades medidas y las calculadas para la pieza 30 en todas las regiones de la pieza. La densidad inicial propuesta para ambas piezas tiene cierta incertidumbre según M. Oldenburg y propone que el valor inicial oscile entre 3.01 g/cm3 y 3.58 g/cm3. Tomando esto en cuenta, si las densidades iniciales cambian a 3.53 g/cm3 para el cubo y 3.27 g/cm3 para el reborde (una variación de 0.06 g/cm3 respecto a la densidad inicial especificada), la densidad calculada se encontrará dentro del rango aceptable de 0.1 g/cm3 Se mostró que el presente modelo de material describe adecuadamente el comportamiento cualitativo y cuantitativo del polvo metálico durante la compactación en este último caso de estudio.


•La presente simulación predijo la aparición de una grieta en la pieza 9. Tal grieta es resultado de una sincronización inadecuada en el movimiento de los punzones, lo que se muestra en los contornos de desplazamientos resultantes, al no existir un desplazamiento homogéneo en el polvo. La grieta puede evitarse modificando la cinemática de los punzones.

RECOMENDACIONES

SUGERENCIAS PARA TRABAJOS FUTUROS

Es posible mejorar la simulación de la compactación del polvo metálico modificando el modelo de material propuesto. Esto incluye implementar la variación de las propiedades elásticas del material, tales como el módulo de Young, módulo cortante y razón de Poisson.

Se puede modificar la ecuación que describe la respuesta a la compactación, pues la región simulada de baja presión presenta una desviación importante respecto de los datos experimentales. También es conveniente la adición de un parámetro en la ecuación de respuesta a la compactación que indique el nivel de porosidad actual del material, de manera que la posición de inicio en la curva de compactación sea la adecuada para el estado inicial del polvo.


Algunos trabajos también han demostrado que el coeficiente de fricción entre el polvo y las paredes del molde varía conforme progresa el proceso de compactación. Por tanto, la implementación de un modelo con coeficiente de fricción variable mejoraría la respuesta simulada del polvo.

La distorsión de forma final de algunos elementos cercanos a la grieta de la pieza 9 muestran que es posible mejorar el comportamiento del modelo si se emplea una formulación arbitraria Lagrangiana--Euleriana (ALE), la cual permite flujo de material entre los elementos, lo que mantendría una malla relativamente uniforme en las etapas avanzadas de la compactación.


Un caso de estudio más complicado es el de una pieza en forma de H. La pieza y el proceso de compactación presentado en este trabajo, una pieza en L, es el caso de estudio más simple encontrado en la literatura, pero también el más analizado y por eso se utiliza como referencia para varios centros de investigación que simulan el comportamiento del polvo metálico en la compactación. Existe menos información de la pieza en H, pero suficiente para comparar resultados experimentales y simulados por medio de un modelo de compactación de polvos. La dificultad de la pieza en H estriba en el mayor número de punzones y dados y en la geometría más complicada, lo cual exige una mayor exactitud del modelo para la obtención de resultados aceptables.

GRACIAS POR SU

ATENCION

Aplicación del Método de la Tapa Geológica al Modelado ... · La metalurgia de polvos MP es un...

Documents

Transcript of Aplicación del Método de la Tapa Geológica al Modelado ... · La metalurgia de polvos MP es un...