Estudio de la simulación 3D del MPFEM para la compactación a alta velocidad de polvos de aleación 2024 al

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería mecánica
• Modelado computacional

Sus antecedentes:

• La metalurgia del polvo utiliza la compactación de alta velocidad (HVC) para densificar los polvos metálicos.
• Lograr una baja porosidad y una alta densidad relativa en los compactos verdes de aleación de 2024 Al es crucial para las propiedades del material.

Objetivo del estudio:

• Para simular la compactación tridimensional de alta velocidad del polvo de aleación de 2024 Al.
• Investigar los efectos de la energía de impacto por unidad de masa, la masa del martillo, la velocidad de compactación y el coeficiente de fricción en la densidad del compacto verde.

Principales métodos:

• Utilizó el Método de Elementos Finitos de Partículas Múltiples (MPFEM) para la simulación en 3D.
• Se ha simulado la compactación de 64 μm de polvo de aleación de 2024 Al.
• El desplazamiento de partículas analizado, la deformación y el llenado de poros durante la CVH.

Principales resultados:

• El aumento de la energía de impacto por unidad de masa de 45,9 J/g a 173,3 J/g elevó la densidad relativa de 0,72312 a 0,97193.
• La masa del martillo tuvo un mayor impacto en la densidad relativa que la velocidad de compactación a energía de impacto constante.
• La reducción del coeficiente de fricción mejora la transferencia de fuerza y reduce el consumo de energía.

Conclusiones:

• El MPFEM simula efectivamente el proceso HVC para la aleación de 2024 Al.
• La optimización de la energía de impacto y la masa del martillo son fundamentales para mejorar la densidad del compacto verde.
• Minimizar la fricción es beneficioso para la eficiencia de HVC y la mejora de la densificación.