กระบวนการทุบขึ้นรูปโลหะผง (powder forging) เหมาะสมที่จะใช้ทดแทน การทุบขึ้นรูปโลหะแบบดังเดิม (conventional forging) สำหรับชิ้นงานขนาดกลางและขนาดเล็ก ที่มีความสมมาตรสูง และปริมาณการผลิตสูง เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการทุบขึ้นรูปโลหะแบบดั่งเดิม (conventional forging) กระบวนการทุบขึ้นรูปโลหะผงมีประโยชน์ที่เด่น คือ การประหยัดวัสดุและค่าใช้จ่ายในการผลิต อัตราการผลิตที่สูง และ คุณภาพ ของชิ้นงานที่ดีกว่า โดยปรกติแล้วการเลือกสภาวะที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการผลิต การออกแบบ และ ทดสอบแม่พิมพ์ จะทำโดยการลองผิดลองถูกซึ่งเป็นการเสียเวลา และ ค่าใช้จ่ายมาก การทำการจำลองการผลิตเป็นทางเลือกที่จะช่วยลดจำนวนการลองผิดลองถูกลงได้ งานวิจัยนี้เสนอขึ้นเพื่อจะพัฒนาแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับกระบวนการทุบขึ้นรูปโลหะผง โดยพิจารณาผงโลหะที่ผ่านกระบวนการอัดขึ้นรูปเย็น (cold compaction) และการซินเทอร์ (sintering) แล้วเป็นก้อนชิ้นงานโลหะที่มีรูพรุน (porous metal) และใช้แบบจำลองคอนสติติวทีฟสำหรับวัสดุที่มีรูพรุนในการอธิบายพฤติกรรมของชิ้นงานโลหะ ซึ่งแบบจำลองคอนสติติวทีฟนี้จะถูกปรับเปลี่ยนให้เหมาะสมกับการนำไปใช้ในการจำลองกระบวนการทุบขึ้นรูปโลหะผง ในกระบวนการทุบขึ้นรูปโลหะผงเกิดความเครียดสูง (large strain) และ การหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง (rigid body rotation) จึงมีความจำเป็นต้องใช้ทฤษฏีการเสียรูปมาก (large deformation theory) ร่วมด้วย แบบจำลองวัสดุมีรูพรุนนี้จะอยู่ในรูปแบบของฟอร์แทรนซับรูทีน (Fortran subroutine) ซึ่งสามารถนำไปใช้ในโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับการใช้งานทั่วไปแบบไม่เชิงเส้น (general purpose non-linear finite element software (ABAQUS)) แบบจำลองที่พัฒนาได้นี้จะสามารถนำไปใช้ในการจำลองกระบวนการทุบขึ้นรูปโลหะผงสำหรับรูปทรงใดๆ ในสภาวะอุณหภูมิสูงและคงที่ งานวิจัยนี้จะช่วยอำนวยความสะดวกในการออกแบบและผลิตชิ้นงานรูปทรงต่างๆ และยังเป็นก้าวแรกในการสร้างความเชี่ยวชาญในการพัฒนาแบบจำลองวัสดุสำหรับระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับบุคลากรในประเทศ

Powder forging is usually employed for small and medium sized components with a high degree of symmetry and high production volumes. It is particulary attractive because it allows the saving of material and cost comparing with conventional powder metallurgy, as well as the high production rates and property enhancement of forging. Selection of optimal process conditions and die design are usually carried out using experience based trial and errors which is costly and time consuming. Computer simulation is an alternative way to reduce numbers of trial and error experiments. The research, therefore, aims at developing a finite element model for the powder forging process. The metal powder which has been cold compacted and sintered can be considered as a bulk material with distributed pores. Therefore, the porous material consitutive models can be used to describe the bahaviour of the workpiece during the powder foring process. Powder forging processes always involve large strains and rigid body rotation. The porous material constitutive equations need, therefore, to be implemented within a large deformation framework. The algorithm will be developed in a form of a Fortran subroutine which can easily be implemented into the general propose non-linear finite element software (ABAQUS). The developed model will be able to simulate the isothermal powder forging process for any shape of workpiece. This reseach will facilitate the design and manufacture of different shapes of workpieces. It will also serve as an initial step to establish expertise in Thailand in the field of material constitutive modelling for finite element analysis.