基于三维离散元模型粉末压制中力链对阻塞行为的影响机制

张炜; 萧伟健; 袁传牛; 张宁; 陈荣昕

doi:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022080005

粉末冶金技术 ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (4) : 403 -410+417. DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2022080005

基于三维离散元模型粉末压制中力链对阻塞行为的影响机制

张炜, 萧伟健, 袁传牛, 张宁, 陈荣昕

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摘要

基于三维离散元建模技术，按照实验级配分布生成三维颗粒堆积，模拟单轴粉末压制过程，研究了压制过程中力链的演化规律及拓扑特性，通过颗粒系统中的速度与配位数分析了阻塞现象，并讨论了力链与阻塞行为间的关联机制。结果表明，在粉末压制过程中，随着上模冲压强从0逐渐增加至60 MPa，力链颗粒数目占比迅速上升至40.0%以上，高应力颗粒数目占比稳定在12.5%以上；当压强大于60 MPa后，力链开始出现弯曲并形成环状结构，从而导致了阻塞现象的产生，因此将60 MPa定为阻塞点。阻塞现象对粉体的致密化产生了影响，在压制过程中，与下层粉体颗粒相比，上层区域的粉体颗粒轴向速度更快，变化幅度更大；当压制结束时，上层区域的粉体颗粒致密化程度比下层区域更高。