粉末成形過程的計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、泡沫金屬是近年發(fā)展起來的由金屬基體和氣孔組成的新型功能材料。粉體發(fā)泡法可以制備出性能優(yōu)良的泡沫金屬，而粉體坯料的相對密度大小及其分布、缺陷、裂紋等對發(fā)泡后制品的孔徑、孔隙率和性能有重要影響。目前，采用有限元模擬Al的致密化過程的研究處于起步階段，本課題中得出的理論方法對Al粉的致密化機(jī)理研究有重要意義。試驗(yàn)中采用的粉末成形包括粉末壓制和壓坯擠壓兩個(gè)過程，但依照傳統(tǒng)粉末塑性加工中的經(jīng)驗(yàn)性試錯法來確定工藝步驟和模具尺寸耗時(shí)費(fèi)力，因此在現(xiàn)有粉

2、末成形理論基礎(chǔ)上開展CAD/CAE的研究應(yīng)用，縮短研發(fā)周期，節(jié)約成本具有極大的意義。 本論文運(yùn)用理論研究、物理實(shí)驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合，系統(tǒng)地研究了粉末成形規(guī)律及其致密化機(jī)制。首先分析各種粉末及燒結(jié)體材料的屈服準(zhǔn)則，再利用物理實(shí)驗(yàn)手段獲得粉末體的相關(guān)力學(xué)參數(shù)，最后選取合適的有限元模型模擬該過程。 對于粉末壓制成形過程，利用有限元軟件MSC.MARC對其進(jìn)行模擬。通過查找資料手冊和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合得到MARC中的Shima粉末

3、材料成形模塊中所需要的參數(shù)。然后系統(tǒng)地研究了不同載荷下單向壓制和雙向壓制工藝得到的壓坯密度分布，應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，比較后確定400MPa載荷雙向壓制可以得到較好壓坯。 對于壓坯擠壓成形過程，采用有限元軟件DEFORM對其進(jìn)行模擬。參照壓制得到的相對密度為0.9的燒結(jié)壓坯和相關(guān)材料參數(shù)，利用剛塑性可壓縮材料變分原理進(jìn)行模擬，從而確定了壓坯擠壓的模具尺寸。詳細(xì)地分析了該條件下的坯體致密規(guī)律，應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律和粉末質(zhì)點(diǎn)流動規(guī)律。