基于离散元的不同粒径配比粉末压制相对密度与力链分析

利用PFC三维数值模拟软件,通过改变粉末颗粒粒径分布建立各组冷压模型,得到压制过程中相对密度变化规律与力链分布情况。在特定粉末粒径配比下,能够得到相对密度最高的压坯。结果表明:在大、中、小粒径颗粒质量比为60:15:25的粒径配比下,压坯相对密度最高,压坯相对密度并不会随着细粉比例不断增加而一直提高;在压制过程中,随着附加细粉占比上升,压制方向上能产生更大应变。侧压系数与泊松比受粉末粒径分布影响较小,且在压制后期,在压坯已获得较高相对密度的情况下,会因缺乏足够的驱动力与位移空间发生下降;混合粒径粉末试样的力链数量远大于单一粒径粉末试样,在强力链数目充足的前提下,结合大量的弱力链能获得更高的压坯相对密度。     

多级管状线圈加载装置的线圈优化及电参数影响

高能率粉末压制时加载速度不够大,会导致无法获得更高致密度粉末制品。通过电磁炮原理结合高能率粉末压制技术提出一种多级管状线圈冲击加载装置,利用演变法获得了不同线圈截面形状。采用有限元软件建立加载装置的仿真模型,分析计算了线圈截面形状和线圈级数以及电参数对铁芯电磁力的影响规律。结果表明:当线圈的截面形状为正方形时,产生的磁感应强度值,磁场梯度,铁芯的加载速度最大。相同高度下,线圈级数为三级能够产生较大的电磁力。增大电压或电流和减小线圈的阻值,可以获得更大的电磁力和加载速度,当产生电磁饱和时,进一步增大电压或电流和减小线圈的阻值是无意义的。为加载装置的设计优化提供了参考。     

基于离散元法的颗粒高速压制模拟及动态力学分析

采用三维离散单元法对高速压制条件下铝粉颗粒的动态响应进行了数值模拟,并与实验结果进行对比分析。结果表明,数值模拟与实验所测得的结果基本相同;在高速压制过程中,粉体的扰动呈不规则的弧形分布;在压制初期,会出现整体受力不均匀的现象,随着压制的进行,不均匀现象得到改善,粉体表现出较强的自组织性;在单次加载过程中,颗粒会发生多次碰撞;在致密化阶段,上层的部分颗粒会先发生变形并重排,中下层颗粒以重排为主;进入变形阶段后,所有颗粒的受力情况基本相同。     

基于离散元锥形零件冲击加载的相对密度

不同形状金属粉末制品在高速压制下的压制行为不一致，从而导致其相对密度以及致密均匀性发生改变。粉末制品零件多含有锥角结构，在压制过程中，金属粉末的致密化程度会随锥角角度的不同而发生变化。借助离散元PFC3D探究锥形零件在冲击加载下不同角度的相对密度。结果表明，锥角角度在30°～60°之间，相对密度表现为波动式变化，有着多个波峰波谷，但整体呈上升趋势；锥角角度在45°～60°之间，相对密度在波动式变化中达到最大值；当锥角角度大于60°，相对密度会下降。随摩擦系数增大，相对密度减小的同时对小锥角零件影响加大。综合分析发现，45°与60°锥角总会处于相对密度峰值附近，而其均匀度系数也相对其他角度较小，45°为锥角零件的优秀角度，相对密度高且较为均匀。实验验证了模拟结论的准确性，为锥角零件的最佳压制成型提供理论依据。