高能率粉末压制成形的瞬态热分析研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dai841012
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文对高能率粉末压制成形过程中的瞬态热产生及影响因素进行了分析研究,综合讨论了材料的摩擦系数、本构参数以及颗粒间孔隙气体在不同的压制速度下对瞬态热的影响,同时还对粉末颗粒间碰撞焊接发生的条件、区域以及影响进行了分析。最后,对高能率粉末压制的有限元仿真模型进行了优化。  (1)基于Johnson-cook本构,通过MSC.MARC对金属粉末建立离散密排球堆积简化模型,来描述粉末的微观变形及瞬态热的产生,对金属粉末温升机理进行研究。通过对比不同摩擦系数下压制速度对温升的影响,发现提高压制速度引起的温升主要由摩擦力变大导致,而与塑性变形功转化而来的热量关系不大。对不同参数Johnson-cook模型模拟发现,材料的屈服应力和应变硬化模量对高能率压制过程的温升有较大的影响,其中屈服应力影响最大。对大部分金属粉末而言,在一定的压制速度和摩擦系数下,粉末压制和烧结的同步进行是可实现的,以铝粉为例,在摩擦系数0.3,压制速度80m/s时,局部表面最高温度为678℃,达到熔点以上。  (2)通过ABAQUS对铝粉建立离散密排球堆积简化模型,对压制过程中孔隙气体的作用进行了研究。研究表明,在目前常见的高能率压制中(V≤100m/s),粉末中孔隙气体对压制起阻碍作用,这主要是因为部分气体滞留在压坯内,形成孔洞,降低了压坯的强度和密度。当压制速度进一步增加(V≥100m/s)时,孔隙气体的温升随着压制速度的增加而急剧上升,该温度甚至能远高于材料的熔点,如铝粉在200m/s的速度下进行压制,孔隙气体温度能达到2033K,远高于其熔点877K。这时,这些高温高压的气体通过粉末表面,使相邻粉末颗粒局部表面软化甚至熔化粘结,从而使粉末体固结并提高致密度。  (3)通过MSC.MARC对铝粉建立离散密排球堆积简化模型,分析碰撞焊接可能发生的区域,以及其发生的条件。研究表明,在粉末高能率压制中,当压制速度达到碰撞焊接下限时,颗粒间就会发生碰撞焊接。同时还发现,发生碰撞焊接的区域主要集中在两颗上排颗粒和一颗下排颗粒围成的孔隙处,且只有同排颗粒的横向碰撞才会发生碰撞焊接。  (4)基于SHPB实验,通过ABAQUS对铝粉建立密排球堆积简化模型,有序增加模型横向与纵向颗粒数,研究仿真模型中冲模的质量与实际压制中冲模质量的相对关系,进而构建模型中颗粒数与模型中冲模相对质量之间关系。对比实验,建立了模型纵向和横向颗粒排数与冲模相对质量的关系;确立了粉末微观模拟压制中最常用的密排9堆积模型的冲模相对质量:0.0814;通过与铜粉冲击压实实验结果对比,发现所建立的模型颗粒数与冲模相对质量关系式也适用于铜粉,由此推断,该公式有可能适用于其他金属材料。
其他文献
随着我国经济体制改革的深入推进,国有企业如何在改革大潮中抓住机遇,找准位置,顺时求变,站稳脚跟?这就要求国企练就内在“硬功夫”,抓紧抓好企业内部治安安全保卫工作,控制
新西兰高度依赖农业生产,尤其是高质量农产品的出口.新西兰农业生产与加工的产值占GDP的比重达到10%,其中80%用于出口.高水平农业生产得益于新西兰的自然禀赋,但也与确保可持续
期刊
汽车电动助力转向系统技术近几年一直是国内汽车界研究的热门课题。汽车电动助力转向系统(EPS)是一项电控ECU单元根据车速传感器和扭矩传感器采集到的车速信号和扭矩信号控制
随着新兴技术的发展以及产品需求的快速变化,网络化制造及制造执行系统的研究也在不断地发展。而在网络化制造下,多个企业共同合作生产时,由于企业间缺乏统一的标准,各自生产不够
小学语文作文是学生学习写作的开始.作文教学的侧重点是帮助学生逐步学会从“说出来”到“写下来”,完成基础写作的学习.很多小学语文老师反应,作文教学不容易,有好些学生都
煤炭作为我国重要的基础能源之一,其在国民经济中扮演着不可替代的作用。煤矿安全生产关系着我国经济建设的长久持续发展,为此必需重视煤矿安全生产,确保煤炭工业持续、稳定和健
海底犁式挖沟机是一种用于海底管道开沟铺设的专用水下机械设备,其主要功能是完成对海底管道的开沟铺设作业,确保海底管道的安全。本课题来自中国海洋石油工程公司的“硬质粘
粉末在高速压制过程中,颗粒间的接触过程极其复杂,研究粉末颗粒接触过程可以很好地揭示粉末成形致密化的机理。本文采用离散单元方法,利用颗粒流离散元模拟软件PFC2D,从宏观及微
汽车电子稳定性控制系统(Electronic Stability Control,简称ESC),通过判断驾驶员意图,主动控制轮缸制动力和发动机扭矩,最大限度保证在临近失稳和极限状态下车辆和人员的安全。在
特厚煤层综放开采技术因其一次性采出煤层厚度大,对覆岩和地表的影响程度大,地表移动规律存在其特殊性,对该条件下地表移动规律研究较少,不能很好地指导“三下”采煤及保护煤柱留