Simulación del proceso de sinterización por corriente eléctrica mediante Comsol Multiphysics

Abstract

En esta memoria del Trabajo Fin de Máster se describe el proceso seguido para la implementación de un modelo del proceso de sinterización por corriente eléctrica mediante el paquete comercial de elementos finitos Comsol Multipyisics. En esta memoria se describe el modelo, su implementación en FEM y algunos resultados de interés deducidos a partir de simulaciones para un material de interés industrial para el sector de herramientas de metal duro. El trabajo se completa con la elaboración de una interfaz gráfica amigable que persigue facilitar la optimización de las tareas de obtención de resultados y de cambios paramétricos destinados a la búsqueda y localización de las condiciones óptimas de procesado. Este trabajo consta de las siguientes partes. En primer lugar, se presenta una una visión general de la pulvimetalurgia y de las distintas técnicas de consolidación eléctrica. Esta introducción se concreta con una visión general y estratégica del campo de los metales duros, materiales que servirán de ejemplo en este trabajo. Se sigue con una descripción sobre el paquete de elementos finitos COMSOL Multiphysics®, y de sus principales virtudes que han motivado su elección. Posteriormente, se describe un primer modelo del proceso de sinterización por resistencia eléctrica y de los principales aspectos relacionados con su implementación en el paquete de FEM elegido. Se describe la interfaz de usuario desarrollada para facilitar los cambios paramétricos y condiciones de ensayo. Se analizan y discuten algunos resultados arrojados por el simulador aplicado sobre polvo de metal duro (WC-Co). Finalmente, se plantean las principales conclusiones obtenidas de este trabajo.

This Master's Project deals with the implementation of an electric current sintering model using Comsol Multipyisics® software. This report contains the entire process followed for the creation of the FEM model and some results of applying this model to hard metals parts production. A friendly graphical interface developed, as a part of this project, to help with the modification of the starting data, and results optimization. This report is structured in different chapters. Firstly, the introduction presents an overview of powder metallurgy and sintering by electric current, and one of its direct applications: hard metals. The next chapter describes the COMSOL Multiphysics® finite element package. Later, the sintering process and the mathematical model proposed for the subsequent implementation in the software are described. Finally, some of the results obtained with the graphical interface created are shown, the results are discussed, and the main conclusions are detailed.