search query: @keyword modelling / total: 145
reference: 22 / 145
« previous | next »
Author:Ruskola, Mikko
Title:Numerical Modelling of Pulsed Electric Current Sintering Process
PECS sintrauksen numeerinen mallinnus
Publication type:Master's thesis
Publication year:2014
Pages:vii + 88      Language:   eng
Department/School:Materiaalitekniikan laitos
Main subject:Soveltava materiaalitiede   (MT3001)
Supervisor:Hannula, Simo-Pekka
Instructor:Cura, Erkin
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201410212834
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  1838   | Archive
Keywords:PECS
sintering
powder metallurgy
FEM
modelling
PECS
FEM
sintraus
mallinnus
jauhemetallurgia
Abstract (eng):The goal of this thesis was to construct a finite element model (FEM) for numerical simulation of pulsed electric current sintering.
Coupled thermal--electrical and thermal--electrical--mechanical models were constructed.
The models were constructed as stationary, time dependent or PID controlled time dependent versions.
Materials properties required for accurate modelling were determined.
Differences in results using conducting and non-conducting samples were evaluated.
Densification of copper was modelled by implementing the master sintering curve (MSC) method into FEM model.
Complex shaped compacts made out of WC-12Co were sintered, characterized and modelled.

The models constructed for this thesis can simulate evolutions in temperature, voltage, current and stress distributions amongst others.
The simulations can be used as a design tool to mitigate thermal gradients and high stresses which can have undesirable effects on products.
In cases such as sintering of functionally graded materials (FGM) large thermal gradients may be desirable and can be evaluated for different designs using FEM.

The constructed models were validated against experimental results correlating well.
Simulated density evolution of copper using MSC correlated with experimental results.
Compacts with complex geometries were sintered to full density from WC-12Co powder.
However cracks were detected in one of the moulds.
Simulations indicated high stress concentration in the crack locations.
The compacts had uniform hardness and no differences in microstructures were detected.
This thesis demonstrates the usefulness of FEM modelling when designing products for PECS production.
Abstract (fin):Tämän diplomityön tarkoituksena oli PECS sintrauksen numeerinen mallinnus elementtimenetelmällä (FEM).
Työtä varten rakennettiin elementtimallit, joissa on yhdistetty sähköiset- ja lämpöilmiöt sekä sähköiset-, lämpö- ja mekaanisetilmiöt.
Mallit rakennettiin stationäärisinä sekä ajasta riippuvaisina, PID-ohjauksen kanssa ja sitä ilman.
Mallien avulla arvioitiin sähköä johtavien ja eristävien näytteiden aiheuttamia eroja tuloksissa.
Master sintering curve (MSC) menetelmää käytettiin kuparin tiheyden kehityksen arviointiin ja se implementoitiin FEM-malliin.
Koostumukseltaan WC-12Co näytteitä sintrattiin monimutkaisiin muotoihin.
Näytteet karakterisoitiin ja prosessi mallinnettiin.

Tätä työtä varten rakennetut mallit pystyvät simuloimaan muun muassa lämpötilan, jännitteen, virran ja mekaanisenjännityksen kehitystä.
Simulaatioita voidaan käyttää suunnittelutyökaluina lämpötilaerojen ja rasitustilojen hallinnassa.
Esimerkiksi funktionaalisia gradienttimateriaaleja (FGM) valmistettaessa voi olla tarkoituksenmukaista sintrata kappaleita suuria lämpötilaeroja hyväksi käyttäen.
Lämpötilagradientti voidaan suunnitella FEM-menetelmällä.

Rakennettujen mallien tulokset vahvistettiin vertaamalla niitä kokeellisiin tuloksiin.
Verratut tulokset korreloivat hyvin.
MSC menetelmää käyttäen simuloitu kuparin tiheyden kehitys vastasi hyvin kokeellisesti mitattuja arvoja.
WC-12Co näytteet sintrautuivat täyteen tiheyteen, mutta yhteen muottiin oli syntynyt säröjä.
Monimutkainen geometria aiheutti simulaatiotulosten mukaan jännityskeskittymän säröjen sijaintiin.
Näytteille suoritetut kovuusmittaukset eivät näyttäneet eroa näytteiden välillä eikä näytteiden eri osissa.
Näytteiden mikrorakenteissa ei myöskään havaittu eroja.
Tämän työn perusteella elementtimenetelmällä tehtävä mallinnus on hyödyllinen työkalu PECS:llä tehtävän tuotannon suunnittelussa.
ED:2014-10-26
INSSI record number: 49916
+ add basket
« previous | next »
INSSI