Ons gebruik koekies om jou ervaring te verbeter. Deur voort te gaan om hierdie webwerf te besoek, stem jy in tot ons gebruik van koekies. Bykomende inligting.
Additiewe vervaardiging (AM) behels die skep van 3D-voorwerpe, een ultra-dun lagie op 'n slag, wat dit duurder maak as tradisionele verwerking. Slegs 'n klein gedeelte van die poeier word egter tydens die monteerproses aan die komponent vasgesweis. Die res smelt nie saam nie, dus kan dit hergebruik word. In teenstelling hiermee, as die voorwerp op die klassieke manier geskep word, vereis dit gewoonlik freeswerk en bewerking om materiaal te verwyder.
Die eienskappe van die poeier bepaal die parameters van die masjien en moet in die eerste plek in ag geneem word. Die koste van AM sou nie ekonomies wees nie, aangesien die ongesmelte poeier besoedel en nie herwinbaar is nie. Poeierdegradasie lei tot twee verskynsels: chemiese modifikasie van die produk en veranderinge in meganiese eienskappe soos morfologie en deeltjiegrootteverspreiding.
In die eerste geval is die hooftaak om soliede strukture te skep wat suiwer legerings bevat, daarom moet ons kontaminasie van die poeier vermy, byvoorbeeld met oksiede of nitrides. In laasgenoemde verskynsel word hierdie parameters geassosieer met vloeibaarheid en smeerbaarheid. Daarom kan enige verandering in die eienskappe van die poeier lei tot 'n nie-eenvormige verspreiding van die produk.
Data uit onlangse publikasies dui daarop dat klassieke vloeimeters nie voldoende inligting kan verskaf oor die verspreiding van poeier in AM gebaseer op die poeierbed nie. Wat die karakterisering van die rou materiaal (of poeier) betref, is daar verskeie relevante meetmetodes op die mark wat aan hierdie vereiste kan voldoen. Die spanningstoestand en die poeiervloeiveld moet dieselfde wees in die meetopstelling en in die proses. Die teenwoordigheid van drukbelastings is onversoenbaar met die vrye oppervlakvloei wat in IM-toestelle in skuiftoetsers en klassieke reometers gebruik word.
GranuTools het 'n werkvloei ontwikkel vir die karakterisering van AM-poeier. Ons hoofdoel is om elke geometrie toe te rus met 'n akkurate prosesimulasie-instrument, en hierdie werkvloei word gebruik om die evolusie van poeierkwaliteit in verskeie drukprosesse te verstaan ​​en te volg. Verskeie standaard aluminiumlegerings (AlSi10Mg) is gekies vir verskillende duur by verskillende termiese ladings (van 100 tot 200 °C).
Termiese degradasie kan beheer word deur die vermoë van die poeier om 'n elektriese lading op te bou, te analiseer. Die poeiers is geanaliseer vir vloeibaarheid (GranuDrum-instrument), pakkinetika (GranuPack-instrument) en elektrostatiese gedrag (GranuCharge-instrument). Kohesie- en pakkinetikametings is geskik vir die dophou van poeierkwaliteit.
Poeiers wat maklik is om aan te wend, sal lae kohesie-indekse toon, terwyl poeiers met vinnige vuldinamika meganiese onderdele met laer porositeit sal produseer in vergelyking met produkte wat moeiliker is om te vul.
Na etlike maande se berging in ons laboratorium, is drie aluminiumlegeringspoeiers met verskillende deeltjiegrootteverspreidings (AlSi10Mg) en een 316L vlekvrye staalmonster gekies, hier na verwys as monsters A, B en C. Die eienskappe van die monsters kan verskil van ander vervaardigers. Die monsterdeeltjiegrootteverspreiding is gemeet deur laserdiffraksie-analise/ISO 13320.
Omdat hulle die parameters van die masjien beheer, moet die eienskappe van die poeier eers in ag geneem word, en as ongesmelte poeiers as besoedel en onherwinbaar beskou word, dan is additiewe vervaardiging nie so ekonomies soos 'n mens sou hoop nie. Daarom sal drie parameters ondersoek word: poeiervloei, pakdinamika en elektrostatika.
Smeerbaarheid hou verband met die eenvormigheid en "gladheid" van die poeierlaag na die herbedekkingsproses. Dit is baie belangrik, aangesien gladde oppervlaktes makliker is om te druk en met die GranuDrum-instrument met adhesie-indeksmeting ondersoek kan word.
Omdat porieë swak punte in 'n materiaal is, kan hulle tot krake lei. Vuldinamika is die tweede sleutelparameter, aangesien vinnig vulbare poeiers lae porositeit bied. Hierdie gedrag word gemeet met GranuPack met 'n waarde van n1/2.
Die teenwoordigheid van elektriese ladings in die poeier skep kohesiewe kragte wat lei tot die vorming van agglomerate. GranuCharge meet die vermoë van poeiers om 'n elektrostatiese lading te genereer wanneer dit in kontak is met geselekteerde materiale tydens vloei.
Tydens verwerking kan GranuCharge die agteruitgang van vloei voorspel, byvoorbeeld wanneer 'n laag in AM gevorm word. Dus is die verkrygde metings baie sensitief vir die toestand van die korreloppervlak (oksidasie, kontaminasie en ruheid). Die veroudering van die herwonne poeier kan dan akkuraat gekwantifiseer word (±0.5 nC).
Die GranuDrum is 'n geprogrammeerde poeiervloeimetingsmetode gebaseer op die roterende drombeginsel. Die helfte van die poeiermonster word in 'n horisontale silinder met deursigtige sywande gehou. Die drom roteer om sy as teen 'n hoeksnelheid van 2 tot 60 rpm, en die CCD-kamera neem foto's (van 30 tot 100 beelde met tussenposes van 1 sekonde). Die lug/poeier-koppelvlak word op elke beeld geïdentifiseer met behulp van 'n randopsporingsalgoritme.
Bereken die gemiddelde posisie van die koppelvlak en die ossillasies rondom hierdie gemiddelde posisie. Vir elke rotasiespoed word die vloeihoek (of "dinamiese rushoek") αf bereken vanaf die gemiddelde koppelvlakposisie, en die dinamiese kohesiefaktor σf wat met interkorrelbinding geassosieer word, word ontleed vanaf koppelvlakfluktuasies.
Die vloeihoek word beïnvloed deur 'n aantal parameters: wrywing, vorm en kohesie tussen deeltjies (van der Waals-, elektrostatiese en kapillêre kragte). Kohesiewe poeiers lei tot intermitterende vloei, terwyl nie-viskose poeiers gereelde vloei tot gevolg het. Lae waardes van die vloeihoek αf stem ooreen met goeie vloei. 'n Dinamiese adhesie-indeks naby nul stem ooreen met 'n nie-kohesiewe poeier, dus soos die adhesie van die poeier toeneem, neem die adhesie-indeks dienooreenkomstig toe.
GranuDrum laat jou toe om die eerste hoek van die sneeustorting en die belugting van die poeier tydens die vloei te meet, asook om die adhesie-indeks σf en die vloeihoek αf te meet, afhangende van die rotasiespoed.
Die GranuPack se massadigtheid, tapdigtheid en Hausner-verhoudingmetings (ook bekend as "tappingstoetse") is ideaal vir poeierkarakterisering as gevolg van hul gemak en spoed van meting. Die digtheid van die poeier en die vermoë om die digtheid daarvan te verhoog, is belangrike parameters tydens berging, vervoer, agglomerasie, ens. Aanbevole prosedures word in die Farmakopee uiteengesit.
Hierdie eenvoudige toets het drie groot nadele. Die meting hang af van die operateur, en die metode van vul beïnvloed die aanvanklike volume van die poeier. Die meting van die totale volume kan tot ernstige foute in die resultate lei. As gevolg van die eenvoud van die eksperiment, het ons nie die verdigtingsdinamika tussen die aanvanklike en finale metings in ag geneem nie.
Die gedrag van die poeier wat in die deurlopende uitlaat ingevoer is, is met behulp van outomatiese toerusting geanaliseer. Meet die Hausner-koëffisiënt Hr, aanvanklike digtheid ρ(0) en finale digtheid ρ(n) akkuraat na n klikke.
Die aantal tappies word gewoonlik vasgestel op n=500. Die GranuPack is 'n outomatiese en gevorderde tappdigtheidsmeting gebaseer op onlangse dinamiese navorsing.
Ander indekse kan gebruik word, maar hulle word nie hier verskaf nie. Die poeier word deur 'n streng outomatiese inisialiseringsproses in 'n metaalbuis geplaas. Die ekstrapolasie van die dinamiese parameter n1/2 en die maksimum digtheid ρ(∞) is van die verdigtingskurwe verwyder.
'n Liggewig hol silinder sit bo-op die poeierbed om die poeier/lug-grensvlak gelyk te hou tydens verdigting. Die buis wat die poeiermonster bevat, styg tot 'n vaste hoogte ΔZ en val vrylik tot 'n hoogte wat gewoonlik vasgestel is op ΔZ = 1 mm of ΔZ = 3 mm, wat outomaties gemeet word na elke aanraking. Bereken die volume V van die hoop vanaf die hoogte.
Digtheid is die verhouding van die massa m tot die volume van die poeierlaag V. Die massa van die poeier m is bekend, die digtheid ρ word na elke impak toegepas.
Die Hausner-koëffisiënt Hr hou verband met die verdigtingsfaktor en word geanaliseer deur die vergelyking Hr = ρ(500) / ρ(0), waar ρ(0) die aanvanklike bulkdigtheid is en ρ(500) die berekende vloei na 500 siklusse is. Digtheidstap. Wanneer die GranuPack-metode gebruik word, is resultate herhaalbaar met 'n klein hoeveelheid poeier (gewoonlik 35 ml).
Die eienskappe van die poeier en die eienskappe van die materiaal waarvan die toestel gemaak is, is sleutelparameters. Tydens die vloei word elektrostatiese ladings binne die poeier gegenereer as gevolg van die tribo-elektriese effek, wat die uitruil van ladings is wanneer twee vaste stowwe in kontak kom.
Wanneer die poeier binne-in die toestel vloei, vind 'n tribo-elektriese effek plaas by die kontak tussen die deeltjies en by die kontak tussen die deeltjies en die toestel.
By kontak met die gekose materiaal meet die GranuCharge outomaties die hoeveelheid elektrostatiese lading wat binne die poeier tydens vloei gegenereer word. Die poeiermonster vloei binne die vibrerende V-buis en val in 'n Faraday-beker wat gekoppel is aan 'n elektrometer wat die lading meet wat verkry word soos die poeier binne die V-buis beweeg. Vir herhaalbare resultate, gebruik 'n roterende of vibrerende toestel om V-buise gereeld te voed.
Die tribo-elektriese effek veroorsaak dat een voorwerp elektrone op sy oppervlak kry en dus negatief gelaai word, terwyl 'n ander voorwerp elektrone verloor en dus positief gelaai word. Sommige materiale kry makliker elektrone as ander, en soortgelyk verloor ander materiale makliker elektrone.
Watter materiaal negatief word en watter positief word, hang af van die relatiewe geneigdheid van die betrokke materiale om elektrone op te neem of te verloor. Om hierdie tendense voor te stel, is die tribo-elektriese reeks wat in Tabel 1 getoon word, ontwikkel. Materiale met 'n positiewe ladingstendens en ander met 'n negatiewe ladingstendens word gelys, en materiaalmetodes wat geen gedragstendens toon nie, word in die middel van die tabel gelys.
Aan die ander kant verskaf die tabel slegs inligting oor tendense in die laaigedrag van materiale, daarom is GranuCharge geskep om akkurate numeriese waardes vir die laaigedrag van poeiers te verskaf.
Verskeie eksperimente is uitgevoer om termiese ontbinding te analiseer. Die monsters is vir een tot twee uur by 200°C geplaas. Die poeier word dan onmiddellik met GranuDrum (warm naam) geanaliseer. Die poeier is toe in 'n houer geplaas totdat dit kamertemperatuur bereik het en dan met behulp van GranuDrum, GranuPack en GranuCharge (d.w.s. "koud") geanaliseer.
Rou monsters is geanaliseer met behulp van GranuPack, GranuDrum en GranuCharge by dieselfde kamerhumiditeit/temperatuur (d.w.s. 35.0 ± 1.5% RH en 21.0 ± 1.0 °C temperatuur).
Die kohesie-indeks bereken die vloeibaarheid van poeiers en korreleer met veranderinge in die posisie van die koppelvlak (poeier/lug), wat slegs drie kontakkragte is (van der Waals-, kapillêre en elektrostatiese kragte). Voor die eksperiment is die relatiewe lugvogtigheid (RH, %) en temperatuur (°C) aangeteken. Daarna is die poeier in die drom gegooi, en die eksperiment het begin.
Ons het tot die gevolgtrekking gekom dat hierdie produkte nie vatbaar is vir agglomerasie wanneer tiksotropiese parameters in ag geneem word nie. Interessant genoeg het termiese spanning die reologiese gedrag van die poeiers van monsters A en B verander van skuifverdikking na skuifverdunning. Aan die ander kant is monsters C en SS 316L nie deur temperatuur beïnvloed nie en het slegs skuifverdikking getoon. Elke poeier het beter smeerbaarheid (d.w.s. laer kohesie-indeks) na verhitting en afkoeling gehad.
Die temperatuur-effek hang ook af van die spesifieke area van die deeltjies. Hoe hoër die termiese geleidingsvermoë van die materiaal, hoe groter is die effek op temperatuur (d.w.s. 225°?=250°?-1?-1) en 316°? 225°?=19°?-1?-1). Hoe kleiner die deeltjie, hoe groter is die effek van temperatuur. Aluminiumlegeringspoeiers is uitstekend vir hoëtemperatuurtoepassings as gevolg van hul verhoogde smeerbaarheid, en selfs afgekoelde monsters behaal beter vloeibaarheid as die oorspronklike poeiers.
Vir elke GranuPack-eksperiment is die massa van die poeier voor elke eksperiment aangeteken, en die monster is 500 keer getref met 'n impakfrekwensie van 1 Hz met 'n vrye val van 1 mm in die meetsel (impakenergie ∝). Die monster word in die meetsel geplaas volgens gebruikersonafhanklike sagteware-instruksies. Daarna is die metings twee keer herhaal om die reproduceerbaarheid te bepaal en die gemiddelde en standaardafwyking te ondersoek.
Nadat die GranuPack-analise voltooi is, word die aanvanklike bulkdigtheid (ρ(0)), finale bulkdigtheid (by veelvuldige aftappings, n = 500, d.w.s. ρ(500)), Hausner-verhouding/Carr-indeks (Hr/Cr) en twee registrasieparameters (n1/2 en τ) wat verband hou met verdigtingskinetika, bereken. Die optimale digtheid ρ(∞) word ook getoon (sien Aanhangsel 1). Die tabel hieronder herstruktureer die eksperimentele data.
Figure 6 en 7 toon die algehele verdigtingskurwe (bulkdigtheid teenoor aantal impakte) en die n1/2/Hausner-parameterverhouding. Foutbalke wat met die gemiddelde bereken is, word op elke kurwe getoon, en standaardafwykings is bereken deur herhaalbaarheidstoetsing.
Die 316L vlekvrye staalproduk was die swaarste produk (ρ(0) = 4.554 g/mL). In terme van tapdigtheid bly SS 316L die swaarste poeier (ρ(n) = 5.044 g/mL), gevolg deur Monster A (ρ(n) = 1.668 g/mL), gevolg deur Monster B (ρ(n) = 1.668 g/ml). /ml) (n) = 1.645 g/ml). Monster C was die laagste (ρ(n) = 1.581 g/mL). Volgens die massadigtheid van die aanvanklike poeier sien ons dat monster A die ligste is, en met inagneming van die foute (1.380 g / ml), het monsters B en C ongeveer dieselfde waarde.
Soos die poeier verhit word, neem die Hausner-verhouding af, en dit gebeur slegs met monsters B, C en SS 316L. Vir monster A was dit nie moontlik om dit uit te voer nie as gevolg van die grootte van die foutbalke. Vir n1/2 is die parametriese tendensonderstreping meer kompleks. Vir monster A en SS 316L het die waarde van n1/2 na 2 uur by 200°C afgeneem, terwyl dit vir poeiers B en C na termiese lading toegeneem het.
'n Vibrerende voerder is vir elke GranuCharge-eksperiment gebruik (sien Figuur 8). Gebruik 316L vlekvrye staalpype. Metings is 3 keer herhaal om reproduceerbaarheid te bepaal. Die gewig van die produk wat vir elke meting gebruik is, was ongeveer 40 ml en geen poeier is na meting herwin nie.
Voor die eksperiment is die gewig van die poeier (mp, g), relatiewe lugvogtigheid (RH, %) en temperatuur (°C) aangeteken. Aan die begin van die toets is die ladingsdigtheid van die primêre poeier (q0 in µC/kg) gemeet deur die poeier in 'n Faraday-beker te plaas. Laastens is die poeiermassa vasgestel en die finale ladingsdigtheid (qf, µC/kg) en Δq (Δq = qf – q0) aan die einde van die eksperiment bereken.
Die rou GranuCharge-data word in Tabel 2 en Figuur 9 getoon (σ is die standaardafwyking bereken uit die resultate van die reproduceerbaarheidstoets), en die resultate word as 'n histogram getoon (slegs q0 en Δq word getoon). SS 316L het die laagste aanvanklike lading; dit kan wees as gevolg van die feit dat hierdie produk die hoogste PSD het. Wat die aanvanklike lading van primêre aluminiumlegeringspoeier betref, kan geen gevolgtrekkings gemaak word as gevolg van die grootte van die foute nie.
Na kontak met 'n 316L vlekvrye staalpyp het monster A die minste hoeveelheid lading ontvang, terwyl poeiers B en C 'n soortgelyke tendens getoon het. Indien SS 316L poeier teen SS 316L gevryf is, is 'n ladingsdigtheid naby 0 gevind (sien tribo-elektriese reeks). Produk B is steeds meer gelaai as A. Vir monster C duur die tendens voort (positiewe aanvanklike lading en finale lading na lekkasie), maar die aantal ladings neem toe na termiese degradasie.
Na 2 ure se termiese spanning by 200 °C word die gedrag van die poeier baie interessant. In monsters A en B het die aanvanklike lading afgeneem en die finale lading het van negatief na positief verskuif. SS 316L-poeier het die hoogste aanvanklike lading gehad en die verandering in ladingsdigtheid het positief geword, maar het laag gebly (d.w.s. 0.033 nC/g).
Ons het die effek van termiese degradasie op die gekombineerde gedrag van aluminiumlegering (AlSi10Mg) en 316L vlekvrye staalpoeiers ondersoek, terwyl die oorspronklike poeiers na 2 uur by 200°C in lug geanaliseer is.
Die gebruik van poeiers by verhoogde temperature kan die vloeibaarheid van die produk verbeter, 'n effek wat belangriker blyk te wees vir poeiers met 'n hoë spesifieke area en materiale met hoë termiese geleidingsvermoë. GranuDrum is gebruik om vloei te evalueer, GranuPack is gebruik vir dinamiese pakkingsanalise, en GranuCharge is gebruik om die tribo-elektrisiteit van poeier in kontak met 316L vlekvrye staalpyp te analiseer.
Hierdie resultate is bepaal met behulp van GranuPack, wat 'n verbetering in die Hausner-koëffisiënt vir elke poeier getoon het (met die uitsondering van monster A, as gevolg van die grootte van die foute) na die termiese spanningsproses. Geen duidelike tendens is gevind vir die pakparameter (n1/2) nie, aangesien sommige produkte 'n toename in pakspoed getoon het terwyl ander 'n kontrasterende effek gehad het (bv. Monsters B en C).