基于Marc有限元模擬的金屬粉末壓坯裂紋損傷研究.pdf

1、粉末冶金是一種集材料制備與零件成形于一體的近凈成形先進(jìn)制造技術(shù)，具有節(jié)能、省材、高效、尺寸穩(wěn)定精度高等優(yōu)點(diǎn)，在材料與零件制造業(yè)具有重要的地位，獲得了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度重視。但是金屬粉末壓坯中的裂紋缺陷的存在嚴(yán)重影響了制品性能。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)壓坯產(chǎn)生裂紋的原因進(jìn)行了研究并分類(lèi)，但量化計(jì)算裂紋的研究還不多見(jiàn)。使用有限元技術(shù)，分析預(yù)測(cè)壓坯的裂紋損傷情況，確定合理的成形參數(shù)，是解決壓坯裂紋損傷的一個(gè)有效途徑。
　　本文選取修正的粉末屈服準(zhǔn)則，

2、根據(jù)金屬粉末燒結(jié)體塑性力學(xué)理論，推導(dǎo)出了金屬粉末壓坯的裂紋損傷模型，該模型表征壓坯在應(yīng)力、應(yīng)變和相對(duì)密度累積作用下的損傷情況。采用鐵、鋁兩種粉末壓坯進(jìn)行單向壓縮實(shí)驗(yàn)對(duì)模型的正確性和材料適應(yīng)性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　采用以上的損傷模型，對(duì)不同潤(rùn)滑條件、高徑比和脫模方式的工藝參數(shù)下的金屬粉末壓坯成形與脫模過(guò)程進(jìn)行二維有限元模擬，以探究各參數(shù)對(duì)壓坯裂紋損傷的影響。研究結(jié)果表明：壓坯在脫模階段的損傷要大于壓制階段，并在壓坯脫出陰?？诓繒r(shí)達(dá)到最大

3、值；潤(rùn)滑條件的改善將有利于減輕壓坯的裂紋損傷；較小的高徑比利于壓坯密度的均勻化，裂紋損傷傾向較小；脫模方式也會(huì)對(duì)壓坯的損傷產(chǎn)生影響，頂出式脫模時(shí)的損傷值要小于壓下式脫模。
　　分析了金屬粉末壓坯在運(yùn)送過(guò)程中可能產(chǎn)生裂紋的幾種情況。采用平臺(tái)型巴西圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)得到了銅、鐵兩種金屬粉末壓坯的力學(xué)性能參數(shù)，包括彈性模量、抗拉強(qiáng)度和斷裂韌度。利用上述參數(shù)對(duì)圓環(huán)形金屬粉末壓坯的夾持工況進(jìn)行了分析模擬，確定了最先產(chǎn)生裂紋的部位，獲得了該零件的安全夾