模壁摩擦对颗粒压制成形影响的细观模拟分析

李达++杨丽++钟飞++邬治平

摘 要：粉末冶金成形技术因其诸多优点受到了高度关注，对其的研究也越来越多。把粉末颗粒离散化，使用有限元的方法对粉体压制流动性进行了模拟仿真，考察了不同模壁摩擦系数下颗粒典型位置的应变及其差异，不同区域的孔隙率变化和压坯初始高径比对粉末压制成形相对密度的影响。结果表明，在等静压力的作用下，模壁摩擦使粉末产生了从上表面边缘到下表面中心方向的斜向流动，对颗粒的应变和压制相对密度均匀性有显著的影响。

关键词：粉末颗粒；细观模拟；模壁摩擦；密度均匀性

中图分类号：TF306 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.078

粉末冶金技术是加工机械零件的重要工艺之一，具有材料利用率高、制造成本低、综合性能好和近净成形等优点。为了进一步探究模壁摩擦对粉末成形的影响，可以采用有限元的方法建立压制模型分析压制过程中的粉末密度变化和分布规律。

1 有限元模型建立

采用单向的粉末压制方式，利用均匀圆形生坯建立离散模型，采用六节点的三角形单元划分网格，圆形直径为0.6 mm，初始松装高度为19.2 mm，模型如图1所示。

模拟材料参数定义，各向同性弹塑性材料的流动应力应变关系如图2所示。

设模壁界面摩擦系数分别为f1=0.05、f2=0.1、f3=0.15、f4=0.2，颗粒间的摩擦系数f5为0.1；压制力设为700 MPa，压制时间设定为5 s。

2 模拟结果及分析

模拟得到的结果如图3所示。为了分析压制过程中粉末的变形和流动规律，将粉末颗粒模型进行矩阵编号，例如A[2，3]表示第二行第三列的颗粒，以此类推。……