بررسی تجربی و مدل سازی عددی فرآیند تراکم دینامیکی پودر آهن خالص و مخلوط پودر آهن با ذرات سرامیک

مقاله حاضر به بررسی تجربی و مدل سازی عددی اثر بارگذاری دینامیکی بر چگالی، استحکام و ریزساختار قطعات خالص و مرکب تولیدشده از پودر آهن می پردازد. آزمون های تجربی بر روی پودرها توسط سامانه چکش پرتابه ای انجام شده است. به منظور ارزیابی استحکام قطعات تولیدی، از آزمون فشار قطری استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی اثر بارگذاری ضربه ای بر ریزساختار قطعات متراکم شده، تصاویر متعددی از ریزساختار نمونه ها با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی تهیه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش فشار تراکم، چگالی و استحکام قطعات خالص در سه محدوده فشارهای پایین، متوسط و بالا با نرخ های متفاوت، افزایش می یابد. همچنین نتایج حاصل از تراکم پودر مرکب آهن و سرامیک با درصد های وزنی متفاوت نشان می دهد که افزودن بیش از 5 درصد وزنی پودر سرامیک، چگالی قطعات مرکب حاصل را به شدت کاهش می دهد. بررسی تصاویر حاصل از ریزساختار قطعات، نشان می دهد در روش تراکم دینامیکی، عبور امواج تنش فشاری از میان ستون پودر، باعث تغییر شکل پلاستیک آن ها و ایجاد اتصال بین ذره ای از نوع قفل شدگی مکانیکی در یک ساختار کاملا یکنواخت می گردد. علاوه بر این، با استفاده از روش تحلیل ابعادی و الگوریتم ژنتیک، یک رابطه ریاضی جهت پیش بینی چگالی قطعات خالص تولیدشده ارائه گردیده است. در این روش پس از تشکیل اعداد بدون بعد بر مبنای روش تحلیل ابعادی، این اعداد به عنوان ورودی روش الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار می گیرند. مقایسه مقادیر پیش بینی شده توسط این رابطه با مقادیر تجربی نشان می دهد که نتایج حاصل از این مدل، از انطباق بسیار مناسبی با نتایج تجربی برخوردار هستند.