شبیه سازی دستگاه سینترینگ پلاسمای جرقه ای: تأثیر کوپل پتانسیل الکتریکی، دما و تنش

سینترینگ پلاسمای جرقه¬ای یکی از روش¬های نوین در متالوژی پودر بوده که در یک دهه گذشته پیشرفت چشمگیری داشته است. در این روش پودرهای ترکیب شده و یا خالص به صورت همزمان تحت فشار مکانیکی و بار الکتریکی قرار گرفته تا با ایجاد حرارت ناشی از بار الکتریکی، محصولی با چگالی بالا ایجاد گردد. بار الکتریکی و مکانیکی توسط سیستم کنترل مرکزی قابل کنترل بوده و می¬تواند ثابت و یا متغیر باشد. شناخت و کنترل شرایط انجام فرآیند ما را ملزم به انجام شبیه¬سازی می نماید. شرایط حاکم بر فرایند سینترینگ پلاسمای جرقه ای کوپل میان معادلات الکتریکی – حرارتی – مکانیکی است که به-وسیله روش اجزاء محدود قابل شبیه¬سازی می¬باشد. در این پژوهش به شبیه سازی اجزای محدود کوپل الکتریکی-حرارتی- مکانیکی برای سیستم سینترینگ پلاسمای جرقه ای پرداخته شده است. برای انتخاب مدل کوپل از شبیه سازی مدل ساده¬شده استوانه گرافیتی و اعتبارسنجی نتایج با تست تجربی استفاده شده است. شبیه سازی صورت گرفته برای نمونه آلومینا و مس در ولتاژهای مختلف مطابقت خوبی را با آزمون های تجربی صورت گرفته بر روی دستگاه سینترینگ پلاسمای جرقه¬ای ساخته شده توسط محققین ایرانی نشان می¬دهد. همچنین به تحلیل پارامتریک بر روی شش پارامتر هندسی، الکتریکی و حرارتی و تأثیر آن¬ها بر عملکرد حرارتی دستگاه پرداخته شده است. علاوه بر این، در آخرین قسمت تحلیل پارامتری بر روی ابعاد قالب انجام شده و مشخص گردید ابعاد قالب در شرایط دمایی نمونة داخل قالب مؤثر است؛ بنابراین به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه به منظور مینیمم نمودن تنش در قالب و ماکزیمم نمودن دمای مرکز نمونه بهینه سازی صورت گرفته است.