Enfoque de Hidrodinámica de Partículas Suavizadas para la Simulación del Flujo No Newtoniano de Materias Primas Utilizadas en el Moldeo por Inyección de Polvo
Autores: Meiabadi, Saleh; Demers, Vincent; Dufresne, Louis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Simular patrones de flujo
Campo de velocidad
Moldeo por inyección de polvo
Hidrodinámica de partículas suavizadas
Simulaciones numéricas
Propiedades reológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo tiene como objetivo explorar la capacidad de simular patrones de flujo y el campo de velocidad en el proceso de moldeo por inyección de polvo (PIM) utilizando el método de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH). Se realizaron simulaciones numéricas utilizando la plataforma DualSPHysics. Se preparó un material de alimentación formulado a partir de polvo de acero inoxidable 17-4 PH (60 % en volumen de polvo) y un sistema de aglutinante a base de cera para obtener experimentalmente sus propiedades reológicas, que se implementaron en DualSPHysics utilizando dos modelos de viscosidad diferentes. Las simulaciones numéricas fueron calibradas y luego validadas con inyecciones a escala real utilizando una prensa de inyección de laboratorio. Durante la etapa de calibración, se modificó la ecuación de momento de flujo del material de alimentación en el código DualSPHysics y se ajustaron los coeficientes de fricción en los límites a diferentes tasas de inyección para crear un efecto de fricción. Durante la etapa de validación, se utilizaron estas condiciones calibradas para simular el comportamiento del flujo en una forma más compleja, que se comparó con mediciones experimentales. Utilizando un factor de fricción en los límites apropiado, se tuvo en cuenta tanto el efecto de fricción de los límites como la estabilidad de la solución numérica para demostrar con éxito la capacidad de este método SPH sin malla. La longitud del frente de flujo y la velocidad del material de alimentación obtenidas en una cavidad compleja se predijeron satisfactoriamente con diferencias relativas de menos del 15 %.
Descripción
El presente trabajo tiene como objetivo explorar la capacidad de simular patrones de flujo y el campo de velocidad en el proceso de moldeo por inyección de polvo (PIM) utilizando el método de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH). Se realizaron simulaciones numéricas utilizando la plataforma DualSPHysics. Se preparó un material de alimentación formulado a partir de polvo de acero inoxidable 17-4 PH (60 % en volumen de polvo) y un sistema de aglutinante a base de cera para obtener experimentalmente sus propiedades reológicas, que se implementaron en DualSPHysics utilizando dos modelos de viscosidad diferentes. Las simulaciones numéricas fueron calibradas y luego validadas con inyecciones a escala real utilizando una prensa de inyección de laboratorio. Durante la etapa de calibración, se modificó la ecuación de momento de flujo del material de alimentación en el código DualSPHysics y se ajustaron los coeficientes de fricción en los límites a diferentes tasas de inyección para crear un efecto de fricción. Durante la etapa de validación, se utilizaron estas condiciones calibradas para simular el comportamiento del flujo en una forma más compleja, que se comparó con mediciones experimentales. Utilizando un factor de fricción en los límites apropiado, se tuvo en cuenta tanto el efecto de fricción de los límites como la estabilidad de la solución numérica para demostrar con éxito la capacidad de este método SPH sin malla. La longitud del frente de flujo y la velocidad del material de alimentación obtenidas en una cavidad compleja se predijeron satisfactoriamente con diferencias relativas de menos del 15 %.