Institute of Fundamental Technological Research

W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki modelowania zagęszczania proszku stanowiącego wstępny etap procesu prasowania na gorąco. Modelowanie numeryczne zrealizowano metodą elementów dyskretnych z wykorzystaniem kulistych cząstek. Analizę skoncentrowano na badaniu mechanizmów zagęszczania proszku przy ciśnieniu do 50 MPa oraz poszukiwaniu modeli odpowiednich przy zastosowanych warunkach realizacji procesu. Symulacje numeryczne wykonano wykorzystując dwa modele oddziaływania cząstek proszku: sprężysty model Hertza-Mindlina-Deresiewicza oraz plastyczny model Storåkersa. Wyniki numeryczne zostały porównane z wynikami laboratoryjnymi prasowania proszku NiAl. Otrzymano dużą zgodność wyników eksperymentalnych i numerycznych.

This paper presents the results of discrete element simulation of powder compaction which is the initial stage in the hot pressing process. Numerical simulation has been performed by discrete element method with using spherical particles. The research has been focused on densification mechanisms under pressure 50 MPa and models appropriate for these conditions. Numerical simulations have been carried out for two contact models: elastic Hertz-Mindlin-Deresiewicz and plastic - Storåkers. Numerical results and results from laboratory test of the uniaxial pressing of NiAl powder have been compared. The obtained results of numerical simulation and laboratory tests showing a good agreement.

metoda elementów dyskretnych, prasowanie proszków, materiały intermetaliczne, discrete element method, powder compaction, intermetallics

This paper presents numerical studies of powder compaction in cold uniaxial pressing. The powder compaction in this work is considered as an initial stage of a hot pressing process so it is realized with relatively low pressure (up to 50 MPa). Hence the attention has been focused on the densification mechanisms at this range of pressure and models suitable for these conditions. The discrete element method employing spherical particles has been used in the numerical studies. Numerical simulations have been performed for two different contact models—the elastic Hertz–Mindlin–Deresiewicz model and the plastic Storåkers model. Numerical results have been compared with the results of laboratory tests of the die compaction of the NiAl powder. Comparisons have shown that the discrete element method is capable to represent properly the densification mechanisms by the particle rearrangement and particle deformation.

Discrete element method, Simulation, Powder compaction, Cold uniaxial pressing

sintering, discrete element method, multi-scale modeling

W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki modelowania, zagęszczania proszku stanowiącego wstępny etap procesu prasowania na gorąco, metodą elementów dyskretnych opisaną w [1]. Modelowanie numeryczne zrealizowano metodą elementów dyskretnych, z wykorzystaniem kulistych cząstek. Badania skoncentrowano na mechanizmach zagęszczania proszku przy ciśnieniu 50 MPa oraz modelach odpowiednich przy zastosowanych warunkach procesu. Numeryczne symulacje wykonano z wykorzystaniem dwóch modeli: pierwszy - elastyczny Hertz-Mindlin-Deresiewicz, drugi - plastyczny Storakers, opisanych w pracy [2]. Wyniki symulacji numerycznych zostały porównane z wynikami laboratoryjnymi zagęszczania proszku NiAl w matrycy. W rezultacie otrzymano dużą zgodność wyników eksperymentalnych i numerycznych.

metoda elementów dyskretnych, modelowanie, zagęszczanie proszków, prasowanie

cohesive contact, discrete element method, viscoelasticity, sintering