Experimental and numerical investigation of the powder die filling process
Translated title
Eksperimental og numerisk undersøgelse af pulver form fyldning
Authors
Bøystrup, Lisa Rydahl ; Alexouli, Dimitra
Term
4. term
Education
Publication year
2018
Submitted on
2018-06-01
Pages
114
Abstract
Pres og sinter anvendes bredt til at fremstille metalkomponenter, men selve formfyldningen med metalpulver er stadig utilstrækkeligt forstået, selv om den antages at være afgørende for den endelige tæthed og kvalitet. Dette speciale, udført i samarbejde med Sintex A/S, sigter mod en dybere forståelse af fyldningsprocessens mekanismer og udvikler en numerisk model som grundlag for mulig procesoptimering, understøttet af målrettede eksperimenter. Eksperimenterne varierer fyldeskoens hastighed, formgeometri, dvaletid og pulverhøjde og kombinerer gamma-densitometri til tæthedsmålinger med højhastighedsoptagelser af pulverstrømmen. Parallelt udvikles 3D-modeller i LS-DYNA til at beskrive pulverstrømning og aflejring, inklusive forsøg på at medtage luftens indflydelse, og modellerne sammenlignes med de eksperimentelle tætheds- og strømningsdata. Resultaterne viser, at dvaletid, skohastighed og formgeometri har væsentlig indvirkning på både pulverstrøm og den opnåede slutdensitet, mens strømningen generelt fremstår uregelmæssig med enkelte uventede effekter af parametrene. Forsøg på at validere de numeriske modeller mod målingerne var ikke frugtbare, hvilket understreger kompleksiteten i at modellere industrirelevant formfyldning og behovet for yderligere arbejde.
Press-and-sinter manufacturing is widely used for metal components, yet the step of filling the die with metal powder remains insufficiently understood despite its presumed impact on final density and quality. Conducted with Sintex A/S, this thesis seeks a deeper understanding of the die-filling mechanisms and develops a numerical model to support potential process optimization, complemented by targeted experiments. The experiments vary filling shoe speed, die geometry, dwell time, and powder height, combining gamma densitometry for density measurements with high-speed imaging of powder flow. In parallel, 3D models in LS-DYNA are built to capture powder flow and deposition, with attempts to account for air effects, and the models are compared with experimental flow and density data for validation. Findings indicate that dwell time, shoe speed, and die geometry substantially affect both powder flow and the achieved final density, while the flow is generally irregular and some parameter effects are unexpected. Attempts to validate the numerical models against measurements were not fruitful, highlighting the complexity of modeling industrially relevant die filling and the need for further work.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents