Nuevo método para la determinación de los parámetros de drucker-prager cap y el análisis del efecto de la presión en el sps aplicado a la tecnología de polvos.

Abstract

El proceso de consolidación de polvos bajo presión o compactación de polvo tiene una gran importancia a nivel industrial. El estudio de la distribución de tensiones y densidades de los compactos en verde resultantes del proceso de fabricación es esencial para la obtención de piezas de suficiente consistencia y rigidez, para su manipulación. El método de elementos finitos (FEM) permite la predicción del comportamiento del material durante el proceso de compactación y permite obtener las propiedades mecánicas del compacto. Para ello es necesario determinar el comportamiento del material y definir un modelo constitutivo que se adecue a las características del material granular en el proceso de fabricación. El modelo modificado de Drucker-Prager Cap se ha mostrado ser el modelo constitutivo más adecuado para determinar la distribución de la densidad y de las tensiones del compacto, incluyendo el endurecimiento del material a través de las superficies de fluencia o endurecimiento (Cap). Se ha estudiado el comportamiento a compactación para materiales metálicos y cerámicos tanto experimentalmente como a través de simulación por elementos finitos. Este trabajo desarrolla la calibración de los parámetros del modelo Drucker-Prager Cap. Dicha calibración se realizó experimentalmente a partir de ensayos de compresión uniaxial y diametral y ensayos de compactación con matriz instrumentada. Se ha propuesto un método de obtención de los parámetros del Cap mediante simulación de ensayos triaxiales controlados con FEM. Por otro lado, se ha medido la conductividad térmica del material en verde que está íntimamente relacionada con el nivel de compactación y por tanto con la porosidad de las muestras. Se han comparado los resultados experimentales con los obtenidos por medio de modelos analíticos. Finalmente, mediante difracción de rayos X, se ha realizado un estudio de las fases resultantes en muestras sometidas a diferentes presiones durante el proceso de sinterización asistida por corriente de plasma pulsada (SPS). Como resultado se obtuvo que el material resultante posee propiedades gradientes. La presión favorece los fenómenos difusivos, produciendo un crecimiento del tamaño de grano y eliminando fases secundarias, lo que da lugar, a la aparición de poros intersticiales