Abstract
This paper describes multiparticle finite element model (MPFEM)-based powder compaction simulations performed to demonstrate the densification of compacted aluminum powders. A 2D MPFEM was used to explore the densification of a collection of aluminum particles with different average particle sizes under various ram speeds. Individual particles are discretized using a finite element mesh for a detailed description of contact mechanics. Porous aluminum powders with average particle sizes of $20\;{\mu}m$ and $3\;{\mu}m$ were compressed uniaxially at ram speeds of 5, 15, 30, and 60 mm/min by using an MTS servo-hydraulic tester. The slow ram speed was of great advantage to powder densification in low compaction force due to sufficient particle rearrangement. Owing to a decrease in the average particle size of aluminum, the compaction force increased.
본 논문에서는 알루미늄 분말의 치밀화 거동을 분석하기 위하여 다입자유한요소모델을 이용한 분말압축 해석방법을 제시하였다. 다입자유한요소모델을 이용하여 압축공정 동안 압축속도와 입자크기가 입자의 변형거동과 분말의 치밀화에 미치는 영향을 조사하였다. 유한요소해석결과는 평균입도 20, $3{\mu}m$의 알루미늄 분말에 대한 일축압축시험을 통해 검증되었다. 압축시험은 만능재료시험기(MTS)를 이용하였으며 해석과 동일하게 5와 15, 30, 60mm/min 압축속도에 대해 수행되었다. 입자직경이 감소할수록 입자간 마찰이 증가하기 때문에 압출하중은 증가하였다. 압축속도가 감소할수록 증가된 입자의 회전모멘트는 입자간의 이동과 분말의 치밀화에 기여하여 최종 분말의 상대밀도를 증가시킨다.