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Étude et modélisation du frittage de pièces moulées par injection de poudres métalliques d'acier inoxydable et de superalliage de nickel

Michaël Ste-Marie

Master's thesis (2009)

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Abstract

Stainless Steel and Superalloy parts have been obtained by Maetta metal injectionmolding process to understand the sintering and to build a model of the shrinkage andthe density by DOE after sintering. Maetta process consists of low pressure injectionmolding; this technology is competitive for medium series and complex geometries. Theexperimental procedure shows how to reduce the dimensions variability and to optimisethe cost and the mechanical properties for the chosen alloys on Maetta equipments. Theparts have been injected with a Maetta mixer and pneumatic presses. After that, thebinder removal was done by capillary debinding. All sintering have been managedfollowing a design of experiment (DOE) plan. The results of density measured by theArchimede's method and shrinkage were obtained by a regression model as a function offinal heating ramp, soaking temperature and time.The simulation predicts experimental results with a relative error of 0,25% on thedensity and 2,2% for the shrinkage.The model is a good way to begin a complete simulation that regroups all effects on thedimensions of sintered parts for the Maetta process. The effects of the geometry, powdercharacteristics and debinding step on density and dimensions after sintering are notadded in this study. Other studies would be necessary to build a global simulation.

Résumé

Une modélisation statistique du retrait et de la densité en fonction du profil thermiquelors du frittage a été faite sur des pièces moulées par le procédé d'injection de poudresmétalliques Maetta pour des alliages d'acier inoxydable et un superalliage de nickel. Leprocédé Maetta est un procédé d'injection de poudres à basse pression; cette technologieest compétitive pour des moyennes séries et des géométries complexes. Les donnéesrecueillis montrent comment diminuer la variabilité dimensionnelle, optimiser le coût etles propriétés mécaniques des alliages choisis avec les équipements Maetta. Leséchantillons ont été injectés avec les mélangeurs Maetta et avec des pressespneumatiques. Ensuite, le liant a été extrait par déliantage capillaire. Les frittages ont étéfaits suivant un plan d'expériences (DOE). Les mesures de densité frittée par la méthoded'Archimède et du retrait dimensionnel obtenues ont permis de bâtir des modèlesstatistiques de frittage en fonction de la chauffe finale, de la température finale et dutemps de frittage.Les résultats permettent de prédire la densité des pièces frittées avec une erreur relativede 0,25%. La prédiction du retrait dimensionnel est moins précise, l'erreur relative est de2,2%.Cette méthode de modélisation pourrait être le début d'une démarche plus complète poursimuler le retrait dimensionnel lors du procédé d'injection de poudre Maetta. Elle tientcompte du profil de frittage, mais n'intègre pas la géométrie de la pièce, lescaractéristiques des poudres et le déliantage. Ces effets devront être additionnés pourobtenir un modèle statistique complet.
Department: Department of Mechanical Engineering
Program: Génie métallurgique
Academic/Research Directors: Sylvain Turenne
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/155/
Institution: École Polytechnique de Montréal
Date Deposited: 26 Oct 2010 14:32
Last Modified: 08 Nov 2022 11:31
Cite in APA 7: Ste-Marie, M. (2009). Étude et modélisation du frittage de pièces moulées par injection de poudres métalliques d'acier inoxydable et de superalliage de nickel [Master's thesis, École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/155/

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