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

مقاله حاضر به بررسی تجربی و مدل‌سازی عددی اثر بارگذاری دینامیکی بر چگالی، استحکام و ریزساختار قطعات خالص و مرکب تولیدشده از پودر آهن می‌پردازد. آزمون‌های تجربی بر روی پودرها توسط سامانه چکش پرتابه‌ای انجام شده است. به‌منظور ارزیابی استحکام قطعات تولیدی، از آزمون فشار قطری استفاده شده است. همچنین به‌منظور بررسی اثر بارگذاری ضربه‌ای بر ریزساختار قطعات متراکم شده، تصاویر متعددی از ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی تهیه شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که با افزایش فشار تراکم، چگالی و استحکام قطعات خالص در سه محدوده فشارهای پایین، متوسط و بالا با نرخ‌های متفاوت، افزایش می‌یابد. همچنین نتایج حاصل از تراکم پودر مرکب آهن و سرامیک با درصد‌های وزنی متفاوت نشان می‌دهد که افزودن بیش از 5 درصد وزنی پودر سرامیک، چگالی قطعات مرکب حاصل را به‌شدت کاهش می‌دهد. بررسی تصاویر حاصل از ریزساختار قطعات، نشان می‌دهد در روش تراکم دینامیکی، عبور امواج تنش فشاری از میان ستون پودر، باعث تغییر شکل پلاستیک آن‌ها و ایجاد اتصال بین ذره‌ای از نوع قفل‌شدگی مکانیکی در یک ساختار کاملاً یکنواخت می‌گردد. علاوه بر این، با استفاده از روش تحلیل ابعادی و الگوریتم ژنتیک، یک رابطه ریاضی جهت پیش‌بینی چگالی قطعات خالص تولیدشده ارائه گردیده است. در این روش پس از تشکیل اعداد بدون بعد بر مبنای روش تحلیل ابعادی، این اعداد به‌عنوان ورودی روش الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقایسه مقادیر پیش‌بینی‌شده توسط این رابطه با مقادیر تجربی نشان می‌دهد که نتایج حاصل از این مدل، از انطباق بسیار مناسبی با نتایج تجربی برخوردار هستند.