[发明专利]多台阶状粉末压坯的压缩成型过程的分析法

说明书

技术领域

本发明与多台阶状粉末压坯的压缩成型过程的分析法有关。

背景技术

要想制造出高品质的粉末冶金部品，不仅是形状，如何达到密度均匀且没有裂纹，也是最重要的课题。然而一般在粉末压坯的模具成型中，由于作用于凹模和压坯之间的摩擦，要保持高度方向的密度均匀是极其困难的。尤其是所要的成型品越是多台阶状，就越需要控制多个凹模及冲头的动作，制造工艺变得复杂。具体地说，像这种厚度方向的台阶较多的多台阶状的成型，为了使成型品各部分的密度均匀，在将原料粉充填到模具中后，在进行正式加压之前要让粉末移动(传送)。为了将复杂的形状尽可能地生产成近净型，确定这个传送形状就成为了重要的关键技术。但是现在这种制造方法尚未确立，很大程度上只能单单依靠制造现场的“尝试&错误”的经验法则。

近年，有学者在研究试图通过基于有限元法的电脑分析来解决这个问题，但至今仍未确立实用性的分析方法。利用网格将连续体离散化的有限元法，必须要有连接网格要素之间的数据，因而使得复杂形状的模型数据生成变得极其困难。另外，多台阶成型过程中局部性网格的位置关系会产生很大变化，可能会导致网格崩溃无法计算。再加要考虑到压缩成型过程中的热处理的影响，计算相当复杂，因此历来的有限元分析法，对于多台阶形状粉末压坯的压缩成型过程的分析从原理上来说是不适用的。

在对多台阶状粉末压坯的压缩成型过程进行分析时，需要有克服了以上所有问题的分析体系。

用粒子取代了网格对连续体进行离散化，将粒子作为计算要素的粒子法，是一种根据粒子间定义好的相互作用力计算其运动、将连续体的举动表达出来的无网格分析手法。粒子的相邻关系不固定，因此可以对从大规模的变形开始直到破坏为止的非线性的变形过程从原理上进行计算。

适用于从初期阶段的粉体粒子间存在相对较大空隙的状态开始，随着压缩成型的进展，直到成为粉体粒子间没有空隙的连续体为止的一系列的粉末压坯的压缩成型过程的分析。并且还考虑了压缩成型过程中热处理的影响，使粉末压坯的压缩成型过程的分析精度更高。

发明内容

本发明是以实现多台阶状的粉末压坯的压缩成型品的密度均一化为目的的多台阶状粉末压坯的压缩成型过程的分析法。(要求书中第1条)

将多台阶状粉末压坯通过粒子进行离散化，作为粒子间的属性赋予决定其宏观特性的粒子间相互作用力函数的参数，根据需要进行操作计算。(要求书中第2条)

为了计算因温度变化而变化的多台阶状粉末压坯的成型过程，作为粒子的属性赋予温度，粒子间相互作用力函数，作为考虑了材料的温度依存性的定义进行计算。(要求书中第3条)。

上述发明内容包括要求中1、2、3条所述的计算的程序及其记录媒体(要求书中第4条

附图说明

图1、有关多台阶状粉末压坯的压缩成型工艺、多台阶粉末压坯的压缩成型的分析法的流程图

图2、粒子间相互作用的范围

图3、2个粒子间的热传递机制

图4、粒子间相互作用力函数

具体实施方式

下面根据附图对本发明的最佳实施形态进行说明。

图1为有关多台阶粉末压坯的压缩成型工艺、多台阶粉末压坯的压缩成型的分析法的流程图。多台阶粉末压坯的压缩成型工艺由以下几部分组成：将粉末材料充填到模具、使粉末移动(传送)、加压。本发明所涉及的以多台阶粉末压坯的压缩成型品的密度均一化为目的的分析法，是根据粉末移动后的传送形状的CAD模型和模具初期配置CAD模型来直接制作粒子模型，以由粒子间相互作用模型定义好的仿真模型为基本的压缩成型仿真。仿真模型将粉末的流动分析及影响其流动的热分析(粉体模具间发生的摩擦热以及热的传递、传导)作为主要的构成要素，它是这些要素耦合后的模型。多台阶状的压缩成型品内部的密度以及是否有裂纹，会因传送形状以及使用多个凹模、冲头的加压方法而产生很大差异。使用本手法的压缩成型仿真，旨在通过将压缩成型过程根据物理性要素用粒子进行模型化，确定制造无裂纹、密度均匀的压缩成型品的最佳条件，为高品质的粉末冶金部品的制造方法作贡献。下面就图2、图3、图4中使用粒子的压缩成型仿真的计算方法进行说明。