Computer modeling of the facing by resistance sintering of metal powders

• Autorzy: Zimniak Z. , Bartnik Z.

Warianty tytułu

PL

Komputerowe modelowanie procesu napawania za pomocą rezystancyjnego zgrzewania proszków metali

• Konferencja: 14th KomPlasTech Conference, Zakopane, January 14-17, 2007
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Pure, alloy and composite metal powders are used for facing by resistance sintering (based on resistance welding principles). Facings produced in this way arę characterized by unique properties which are difficult to obtain by traditional methods. This kind of facing process has no limitations as to the type of base and facing material. The quality of the facing depends on the facing process parameters. The process was modelled using the finite element method (FEM). The simulation coyered coupled complex electrical, thermal, mechanical, metallurgical and surface phenomena. The compression of nickel powder subjected to resistance heating on a steel base between two copper electrodes was simulated. The base was made of 3 mm thick low-carbon steel sheet S235JR. The mechanical and physical material properties and their change with temperature were investigated. Although the phenomena which occur during facing by resistance sintering have a three-dimensional character, a two-dimensional model was adopted to simplify the analysis. The FEM calculations were performed using the MSC.Marc&Mentat 2005 software with an additional Marc-Electrical module. The numerical simulations were run for a coupled electrical-thermal-mechanical analysis. The aim of the mathematical modelling of the facing process was to identify the parameters which for the physical properties of the materials used for the facing and the base allow one to obtain a high quality facing continuous with the base. The numerical simulation results are compared with experimental results.

PL

Napawanie metodą rezystancyjną (opartą o zasady zgrzewania oporowego) pozwala stosować na warstwy proszki czystych metali, stopowe i kompozytowe. Uzyskiwane warstwy mogą odznaczać się unikalnymi właściwościami trudnymi do uzyskanią tradycyjnymi metodami. Istotnym elementem tego procesu wydaje się być brak jednoznacznych ograniczeń dotyczących tak rodzaju podłoża jak i rodzaju materiału użytego na warstwę. Jakość warstwy napawanej zależy w dużej mierze od zastosowanych parametrów procesu. Do modelowania procesu napawania zastosowano metodę elementów skończonych (MES). Przeprowadzona symulacja procesu napawania rezystancyjnego uwzględniała wzajemnie sprzężone złożone zjawiska elektryczne, cieplne, mechaniczne, metalurgiczne i powierzchniowe. Przedmiotem symulacji było nagrzewanie proszku niklu znajdującego się na podłożu stalowym, umieszczonego między dwoma elektrodami miedzianymi. Podłoże stanowiła blacha ze stali niskowęglowej S235JR o grubości 3 mm. Wprowadzane do modelu dane wejściowe materiałów uwzględniały właściwości mechaniczne i fizyczne oraz ich zmianę wraz z temperaturą. Podczas napawania oporowego zachodzące zjawiska są trójwymiarowe, do analizy przyjęto uproszczony dwuwymiarowy model. Obliczenia MES przeprowadzono za pomocą programu MSC.Marc 2005 z dodatkowym modułem Marc-Electical. Numeryczne obliczenia wykonano dla pełnej analizy elektryczno-termiczno-mechanicznej. Celem modelowania matematycznego procesu napawania było wskazanie parametrów, które przy uwzględnieniu właściwości fizycznych materiałów użytych na warstwę i podłoże pozwolą uzyskać wysoka jakość warstwy napawanej przy równoczesnym zachowaniu jej ciągłości metalicznej z podłożem. Przeprowadzono porównanie otrzymanych wyników numerycznych z uzyskanymi wynikami badań doświadczalnych.

Słowa kluczowe

EN

facing by resistance sintering; metal powders; finite element method

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 7, No. 2
• Strony: 196--201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., rys.

Twórcy

autor

Zimniak Z.

autor

Bartnik Z.

• Institute of Production Engineering and Automation, Wrocław University of Technology ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

• Bartnik, Z., 1999, Napawanie elektryczne warstw niklowych i kobaltowych z dodatkiem węglika wolframu, Inżynieria Materiałowa, 5, 362-364 (in Polish).
• Bartnik, Z., Derlukiewicz, W., 2004, Warstwy regeneracyjne uzyskiwane metodą napawania rezystancyjnego, Proc. Conf. PIRE 2004, ed., Dzidowski, S. E., Szklarska Poręba, 15-21 (in Polish).
• Ludorff, H., Muller, S., Sitte, G., 1991, Herstellung dünner verschleissfester Schichten durch Widerstandserwärmung und Anwendungsbei - spiele aus der Hüttentechnik, DVS-Berichte 136, DVS - Velag Düsseldorf, 104-108 (in German).