Développement d’une presse d’injection à basse pression de poudres métalliques pour la simulation expérimentale et numérique du procédé

Arès, Francis (2022). Développement d’une presse d’injection à basse pression de poudres métalliques pour la simulation expérimentale et numérique du procédé. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le procédé de moulage par injection de poudres métalliques nécessite la maîtrise et le contrôle des paramètres d'injection afin de produire des pièces à vert de haute qualité. Ce travail combine des approches expérimentales et numériques pour étudier l'impact des paramètres d'injection sur la pression dans la cavité du moule et la qualité globale des pièces à vert produites par moulage par injection de poudres métalliques à basse pression. Les propriétés de deux mélanges à faible viscosité (formulées à partir d'une poudre d'acier inoxydable atomisée à l'eau et d'un liant à base de cire) ont été mesurées et intégrées dans un modèle numérique Autodesk Moldflow pour quantifier les pressions de moulage qui ont finalement été validées à l'aide d'injections effectuées en laboratoire. Les résultats ont confirmé qu'une augmentation de la température du moule, une augmentation de la température du mélange et une diminution de la fraction volumique de poudre diminuent la pression dans la cavité du moule qui est aussi en corrélation avec la viscosité du mélange. Comme résultat clé, les injections en laboratoire ont confirmé qu'un débit d’injection minimum était nécessaire pour éviter une solidification précoce, une pression atypiquement élevée dans la cavité du moule et plusieurs défauts visuels tels que des lignes de soudure, des marques d'écoulement, des fissures et un remplissage incomplet. En raison de la différence de ses propriétés thermiques, cette valeur minimum du débit d’injection diminue à mesure que la fraction volumique de poudre du mélange augmente. Pour des débits d'injection supérieurs à cette valeur minimale, la pression d'injection mesurée expérimentalement dans une cavité simple rectangulaire (taux de cisaillement quasi constant) est linéairement corrélée au débit d'injection.

Titre traduit

Influence of injection flow rate on the quality of green parts produced by low-pressure powder injection molding

Résumé traduit

Powder injection molding requires the master and control of injection parameters in order to produce high-quality green parts. This work combines experimental and numerical approaches to study the impact of injection parameters on mold in-cavity pressure and overall quality of green parts produced by low-pressure powder injection molding. Properties of two lowviscosity feedstocks (formulated from a water-atomized stainless-steel powder and wax-based binder system) were measured and implemented into an Autodesk Moldflow numerical model to quantify the molding pressures that were finally validated using experimental real-scale injections. The results confirmed that an increase in mold temperature, an increase in feedstock temperature, and a decrease in solid loading decrease the mold in-cavity pressure that was also correlated with the feedstock viscosity. As a key result, real-scale injections confirmed that a minimum flow rate was required to avoid early solidification, atypical high in-cavity pressure, and several visual defects such as weld lines, flow marks, cracks, sinks, and incomplete filling. Due to difference in its thermal properties, this flow rate threshold value decreases as the feedstock solid loading increases. For injection speeds higher than this flow rate threshold value, the injection pressure measured experimentally in a simple rectangular cavity (almost constant shear rate) was linearly correlated with the injection flow rate.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire par article présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 91-96).
Mots-clés libres:	injection de poudres métallique à basse pression, poudre métallique, mélange poudre-liant, phase d’injection, pression pendant l’injection
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Demers, Vincent
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	12 déc. 2022 19:21
Dernière modification:	12 déc. 2022 19:21
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3123

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