Simulación numérica de procesos de compactación y extrusión de materiales pulverulentos: aplicación a la pulvimetalurgia industrial

Abstract

Uno de los principales problemas asociados a la fabricación de piezas sinterizadas se debe a la pérdida de homogeneidad en las propiedades del aglomerado obtenido durante el proceso de compactación. Por ello, es primordial encontrar una secuencia de compactación apropiada durante la fase de diseño que haga factible la producción de la pieza. Es en este entorno donde la simulación por ordenador está empezando a ser empleada con la finalidad de ser una herramienta complementaria que ayude a encontrar la secuencia de compactación óptima con el mínimo número de pruebas experimentales, ayudando a reducir de esta forma los costes del proceso.<br/><br/>Actualmente, la investigación destinada a la simulación numérica del proceso de compactación se centra principalmente en la etapa de prensado. Sin embargo, existen numerosos casos prácticos en los que antes de prensar es necesario efectuar un movimiento previo de los punzones con la finalidad de reubicar el polvo para llenar la cámara de compactación. Este proceso, denominado transporte de cámaras o transferencia, resulta relevante tanto para definir la secuencia óptima de compactación como para predecir correctamente la distribución final de las propiedades del compacto.<br/>La tesis se centra en la ampliación y mejora de la simulación numérica de la fase de compactación de pulvimateriales, considerando adicionalmente las etapas de transporte de cámaras y transferencia, con la finalidad de facilitar y mejorar el desarrollo y diseño de lo proceso de compactación. La tesis forma parte de una línea de investigación de más largo alcance destinada a la simulación numérica de todo el proceso de fabricación. En este sentido, el trabajo desarrollado incorpora el estudio de nuevas etapas que intervienen durante la compactación, aumentando el realismo de los procesos simulados.<br/>Con este propósito, las líneas de trabajo desarrolladas se pueden se pueden resumir en los siguientes puntos:<br/>·Formulación de un modelo matemático capaz de simular de forma conjunta la fase de transferencia/transporte de cámaras y la fase de prensado. El modelo propuesto constituye una generalización del modelo desarrollado en el estudio de la fase de prensado por considerarlo válido para describir el comportamiento del pulvimaterial durante la etapa intermedia/final del prensado.<br/>·Implementación del modelo numérico, contemplando la posibilidad de reproducir movimientos sin compactación.<br/>·Ampliación y mejora del código informático desarrollado para el estudio de la fase de prensado. Entre ellas, el desarrollo de una estrategia de remallado automático apropiada para los procesos de compactación.<br/>·Validación de la herramienta propuesta.