شبیه سازی تغییرشکل های پیروپلاستیک بدنه های سرامیکی در هنگام فرایند سینتر حالت مایع به کمک آنالیز اجزای محدود

هرگونه تغییرشکل ناخواسته و برگشت ناپذیر در بدنه های سرامیکی در هنگام فرایند سینتر حالت مایع که ناشی از اثر هم زمان تنش های مکانیکی و حرارتی است، به تغییرشکل های پیروپلاستیک مشهور هستند. این تغییرشکل ها به صورت های مختلفی مانند کاهش دقت ابعادی، اعوجاج، ترک و یا انهدام قطعه سرامیکی، خود را نشان می دهند. اصلاح این تغییرشکل ها پس از سینتر بدنه های سرامیکی با فرایندهای گران قیمتی مانند تراشکاری و پرداخت کاری در بعضی موارد امکان پذیر خواهدبود ؛ در غیراین صورت، فرایند تولید بدنه سرامیکی باید از ابتدا به گونه ای تکرارشود تا از ایجاد مجدد این تغییرشکل ها جلوگیری شود. بنابراین، پیش بینی و شبیه سازی مقدار و محل این تغییرشکل ها همواره از اهمیت بسیار زیادی در بین محققان و تولیدکنندگان بدنه های سرامیکی برخوردار بوده است. تغییر خواص فیزیکی و مکانیکی با دما برای بدنه های سرامیکی در هنگام سینتر حالت مایع نقش اساسی در پیش بینی این تغییرشکل های پیروپلاستیک و در نهایت دقت ابعادی بدنه نهایی دارد. در این تحقیق، نخست بر اساس آزمون انحراف سنجی روی نمونه های سرامیکی، یک مدل ریاضی برای معادله میزان تغییرشکل پیروپلاستیک با زمان سینتر و سپس، مدل ریاضی دیگری برای معادله ضریب گرانروی دینامیک با دمای سینتر، به کمک روش AIC انتخاب شد. مدل های انتخاب شده در معادلات بنیادی فرایند سینتر حالت مایع، جایگزین و با روش آنالیز اجزای محدود به کمک زیربرنامه خزش در نرم افزار آباکوس، حل شدند. تطابق قابل قبول بین نتایج فرایند شبیه سازی و آزمون انحراف سنجی، حاکی از انتخاب صحیح مدل ریاضی انتخاب شده در این تحقیق است. تکرارپذیری، صحت و دقت سنجی مدل ریاضی انتخاب شده با دو آزمون تجربی دیگر شامل آزمون سینترخمشی و سینترحالت آزاد، انجام شد. پس از تایید تکرارپذیری، صحت و دقت فرایند شبیه سازی، به پیش بینی و مقایسه با شواهدتجربی برای چندین خاصیت مهم فیزیکی و مکانیکی بدنه سرامیکی در هنگام سینتر حالت مایع پرداخته شد. از این خواص مهم، می توان به انقباض جهت دار، چگالی نسبی و توزیع آن، ضریب موثر برشی گرانرو، ضریب موثر حجمی گرانرو، تنش موثر سینتر و تنش هیدرواستاتیک اشاره نمود. نتایج حاکی از توزیع غیریکنواخت چگالی در نمونه های آزمون انحراف سنجی و سینترخمشی است؛ رفتار جهت دار انقباض برای نمونه های سرامیکی ساخته شده به روش ریخته گری نیز مشاهده گردید؛ تنش موثرسینتر همواره از تنش هیدرواستاتیک بزرگ تر است، که منجربه ادامه و تکامل فرایند سینتر می شود. تغییرات ضریب موثر حجمی گرانرو با زمان سینتر، توقف در شیب نزولی انقباض حجمی در مراحل پایانی فرایند سینتر را نشان می دهد؛ که این رفتار نیز با آزمون دیلاتومتری ثابت شد.