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Simulación y Validación Experimental de Perfiles de Splat para CP-Ti Pulverizado en Frío con Morfología de Polvo Variada

Autores: Tai, Wesley Kean Wah; Eberle, Martin; Pinches, Samuel; Chan, Shareen S. L.; Chakrabarty, Rohan; Osborne, Max; Peng, Daren; Jones, Rhys; Ang, Andrew S. M.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Simulación y Validación Experimental de Perfiles de Splat para CP-Ti Pulverizado en Frío con Morfología de Polvo Variada


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Spray frío
Modelado computacional
Modelo de Johnson-Cook
Titanio
Al6061-T6
Polvos de materia prima

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El proceso de pulverización en frío (CS) ha ganado impulso como una tecnología de fabricación aditiva, debido a sus bajas temperaturas de procesamiento. La modelización computacional puede acompañar los experimentos de CS para optimizar los parámetros de deposición, así como predecir las propiedades del recubrimiento y su rendimiento final. Un modelo de plasticidad comúnmente utilizado es el modelo de Johnson-Cook (JC); sin embargo, su precisión es limitada a las altas tasas de deformación típicas de la pulverización en frío. Este estudio tiene como objetivo evaluar la robustez de las predicciones utilizando un modelo JC modificado, particularmente para dos sistemas de materiales de titanio comercialmente puro (CP-Ti) y Al6061-T6, y polvos de materia prima de dos tamaños y tres morfologías. Los polvos de CP-Ti de morfologías esféricas e irregulares se pulverizaron sobre sustratos de CP-Ti utilizando un sistema de pulverización en frío Titomic TKF1000. Los perfiles de splat en sección transversal y las relaciones de aplanamiento se compararon con simulaciones de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH). El proceso de deposición de partículas se simuló utilizando un modelo JC modificado, implementado como un programa de subrutina de usuario VUHARD de ABAQUS (2020). Los resultados mostraron que las simulaciones SPH predijeron la profundidad de impacto, los perfiles de splat y las relaciones de aplanamiento. Además, las simulaciones indicaron que la temperatura de la partícula en impacto se mantuvo por debajo del punto de fusión del CP-Ti durante todo el proceso. Por último, se demostró que la materia prima irregular de CP-Ti mostró una mayor tendencia a la restitución que la materia prima esférica.

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