Simulation Numérique de l'Atomisation des Gaz et de la Fluidité des Poudres pour la Fabrication Additive Métallique

La qualité de la poudre métallique est essentielle dans la fabrication additive (FA). Les défauts et les propriétés mécaniques des pièces en alliage fabriquées par FA sont significativement influencés par la taille des particules, la sphéricité et la fluidité de la poudre métallique. La technologie d'atomisation par gaz (AG) est une méthode largement utilisée pour produire des poudres métalliques en raison de son efficacité élevée et de son rapport coût-efficacité. Dans ce travail, un modèle numérique multi-phase est développé pour calculer la rupture du liquide d'alliage dans le processus AG en capturant l'interface gaz-liquide en utilisant la méthode Coupled Level Set et Volume-of-Fluid (CLSVOF) et le modèle de turbulence k-ε réalisable. Une expérience AG est réalisée, et une comparaison statistique entre les distributions des tailles de particules obtenues par la simulation et l'expérience AG montre que les erreurs relatives de la fréquence cumulée pour les tailles de particules échantillonnées dans deux régions de la chambre AG sont respectivement de 5,28 % et 5,39 %. Le mécanisme de formation de la poudre est discuté sur la base des résultats numériques. De plus, un modèle d'éléments discrets (MED) est développé pour calculer la fluidité de la poudre en simulant une expérience de flux Hall à l'aide de la distribution des tailles de particules obtenue à partir de l'expérience AG. L'erreur relative du temps de fin du flux Hall dans la simulation et l'expérience est obtenue à 1,9 %.