Kasutame küpsiseid teie kogemuse parandamiseks. Selle saidi sirvimise jätkamisega nõustute meie küpsiste kasutamisega. Lisateave.
Lisandite tootmine (AM) hõlmab 3D-objektide loomist, üks üliõhuke kiht korraga, mis muudab selle kallimaks kui traditsiooniline töötlemine. Kuid kokkupaneku käigus keevitatakse komponendi külge vaid väike osa pulbrist. Ülejäänud osa ei sula kokku, seega saab neid taaskasutada. Seevastu kui objekt luuakse klassikalisel viisil, on materjali eemaldamiseks tavaliselt vaja freesimist ja töötlemist.
Pulbri omadused määravad masina parameetrid ja neid tuleb esmajärjekorras arvesse võtta. AM-i maksumus ei oleks ökonoomne, kuna sulatamata pulber on saastunud ja seda ei saa taaskasutada. Pulbri lagunemine põhjustab kahte nähtust: toote keemilist muutumist ja muutusi mehaanilistes omadustes, näiteks morfoloogias ja osakeste suurusjaotuses.
Esimesel juhul on peamine ülesanne luua puhtaid sulameid sisaldavaid tahkeid struktuure, seega peame vältima pulbri saastumist näiteks oksiidide või nitriididega. Viimasel juhul on need parameetrid seotud voolavuse ja laialivalguvusega. Seetõttu võib pulbri omaduste igasugune muutus viia toote ebaühtlase jaotumiseni.
Hiljutiste publikatsioonide andmed näitavad, et klassikalised voolumõõturid ei suuda anda piisavat teavet pulbri jaotuse kohta amüotroofses materjalis (AM) pulbrikihi põhjal. Tooraine (või pulbri) iseloomustamiseks on turul mitu asjakohast mõõtmismeetodit, mis suudavad selle nõude täita. Pingeseisund ja pulbri vooluväli peavad olema mõõteseadmes ja protsessis samad. Survekoormuste olemasolu ei sobi kokku nihketestrites ja klassikalistes reomeetrites kasutatavate IM-seadmete vaba pinna vooluga.
GranuTools on välja töötanud AM-pulbri iseloomustamiseks töövoo. Meie peamine eesmärk on varustada iga geomeetria täpse protsessi simulatsioonitööriistaga ning seda töövoogu kasutatakse pulbri kvaliteedi arengu mõistmiseks ja jälgimiseks erinevates trükiprotsessides. Erinevate kestuste ja erinevate termiliste koormuste (100 kuni 200 °C) jaoks valiti välja mitu standardset alumiiniumisulamit (AlSi10Mg).
Termilist lagunemist saab kontrollida, analüüsides pulbri võimet akumuleerida elektrilaengut. Pulbreid analüüsiti voolavuse (GranuDrum instrument), pakkimiskineetika (GranuPack instrument) ja elektrostaatilise käitumise (GranuCharge instrument) osas. Kohesiooni ja pakkimiskineetika mõõtmised sobivad pulbri kvaliteedi jälgimiseks.
Lihtsalt pealekantavatel pulbritel on madalad kohesiooniindeksid, samas kui kiire täituvuse dünaamikaga pulbrid annavad mehaanilistele osadele väiksema poorsuse võrreldes raskemini täidetavate toodetega.
Pärast mitmekuulist ladustamist meie laboris valiti välja kolm erineva osakeste suurusjaotusega alumiiniumisulamist pulbrit (AlSi10Mg) ja üks 316L roostevabast terasest proov, mida siin nimetatakse proovideks A, B ja C. Proovide omadused võivad teiste tootjate omadest erineda. Proovi osakeste suurusjaotust mõõdeti laserdifraktsioonanalüüsi abil/ISO 13320.
Kuna need kontrollivad masina parameetreid, tuleb kõigepealt arvestada pulbri omadustega ning kui sulatamata pulbreid peetakse saastunuks ja taaskasutuskõlbmatuks, siis pole lisandite tootmine nii ökonoomne, kui võiks loota. Seetõttu uuritakse kolme parameetrit: pulbri voogu, pakkimisdünaamikat ja elektrostaatikat.
Pealekandmisvõime on seotud pulberkihi ühtluse ja „siledusega“ pärast uuesti katmist. See on väga oluline, kuna siledaid pindu on lihtsam trükkida ja neid saab uurida GranuDrumi tööriistaga, millel on adhesiooniindeksi mõõtmine.
Kuna poorid on materjali nõrgad kohad, võivad need põhjustada pragusid. Täitedünaamika on teine ​​​​oluline parameeter, kuna kiirtäituvad pulbrid tagavad madala poorsuse. Seda käitumist mõõdetakse GranuPackiga väärtusega n1/2.
Pulbris olevate elektrilaengute olemasolu tekitab kohesioonijõude, mis viivad aglomeraatide moodustumiseni. GranuCharge mõõdab pulbrite võimet tekitada elektrostaatilist laengut, kui nad voolamise ajal kokkupuutes valitud materjalidega puutuvad kokku.
Töötlemise ajal suudab GranuCharge ennustada voolavuse halvenemist, näiteks AM-i kihi moodustumisel. Seega on saadud mõõtmised väga tundlikud tera pinna seisundi (oksüdatsioon, saastumine ja karedus) suhtes. Seejärel saab taastatud pulbri vananemist täpselt kvantifitseerida (±0,5 nC).
GranuDrum on programmeeritud pulbrivoolu mõõtmise meetod, mis põhineb pöörleva trumli põhimõttel. Pool pulbriproovist asub läbipaistvate külgseintega horisontaalses silindris. Trummel pöörleb ümber oma telje nurkkiirusega 2–60 p/min ja CCD-kaamera teeb pilte (30–100 pilti 1-sekundilise intervalliga). Õhu/pulbri piirpind tuvastatakse igal pildil serva tuvastamise algoritmi abil.
Arvutage liidese keskmine asukoht ja selle keskmise asukoha ümber toimuvad võnkumised. Iga pöörlemiskiiruse jaoks arvutatakse voolunurk (või „dünaamiline puhkenurk“) αf keskmise liidese asukoha põhjal ja liidese fluktuatsioonide põhjal analüüsitakse teradevahelise sidumisega seotud dünaamilist kohesioonitegurit σf.
Voolunurka mõjutavad mitmed parameetrid: hõõrdumine, kuju ja osakeste omavaheline kohesioon (van der Waalsi jõud, elektrostaatilised ja kapillaarjõud). Kohesiivsed pulbrid põhjustavad vahelduvat voolavust, samas kui mitteviskoossed pulbrid põhjustavad regulaarset voolavust. Voolunurga αf madalad väärtused vastavad heale voolavusele. Nullilähedane dünaamiline adhesiooniindeks vastab mittekohesiivsele pulbrile, seega pulbri adhesiooni suurenedes suureneb vastavalt ka adhesiooniindeks.
GranuDrum võimaldab mõõta laviini esimest nurka ja pulbri aeratsiooni voolu ajal, samuti mõõta adhesiooniindeksit σf ja voolunurka αf sõltuvalt pöörlemiskiirusest.
GranuPacki puistetiheduse, koputustiheduse ja Hausneri suhte mõõtmised (tuntud ka kui „koputustestid“) sobivad ideaalselt pulbri iseloomustamiseks tänu oma lihtsusele ja kiirusele. Pulbri tihedus ja selle suurendamise võime on olulised parameetrid ladustamise, transportimise, aglomeratsiooni jms ajal. Soovitatavad protseduurid on esitatud farmakopöas.
Sellel lihtsal testil on kolm peamist puudust. Mõõtmine sõltub operaatorist ja täitemeetod mõjutab pulbri algmahtu. Kogumahu mõõtmine võib tulemustes kaasa tuua tõsiseid vigu. Katse lihtsuse tõttu ei võtnud me arvesse tihendamise dünaamikat alg- ja lõppmõõtmise vahel.
Pidevasse väljundisse söödetud pulbri käitumist analüüsiti automatiseeritud seadmete abil. Mõõtke täpselt Hausneri koefitsienti Hr, algtihedust ρ(0) ja lõpptihedust ρ(n) pärast n klõpsu.
Koputuste arv on tavaliselt fikseeritud väärtusele n = 500. GranuPack on automatiseeritud ja täiustatud koputuste tiheduse mõõtja, mis põhineb hiljutistel dünaamilistel uuringutel.
Kasutada võib ka teisi indekseid, kuid neid siin ei esitata. Pulber asetatakse metalltorusse range automatiseeritud initsialiseerimisprotsessi abil. Dünaamilise parameetri n1/2 ja maksimaalse tiheduse ρ(∞) ekstrapoleerimine on tihenduskõveralt eemaldatud.
Pulbrikihi peal asub kerge õõnes silinder, mis hoiab pulbri ja õhu piirpinda tihendamise ajal tasasel tasemel. Pulbriproovi sisaldav toru tõuseb fikseeritud kõrgusele ΔZ ja langeb vabalt kõrgusele, mis on tavaliselt fikseeritud ΔZ = 1 mm või ΔZ = 3 mm ja mida mõõdetakse automaatselt pärast iga puudutust. Arvutage kuhja ruumala V kõrguse põhjal.
Tihedus on massi m ja pulbrikihi V mahu suhe. Pulbri mass m on teada, tihedust ρ rakendatakse pärast iga lööki.
Hausneri koefitsient Hr on seotud tihendusteguriga ja seda analüüsitakse võrrandiga Hr = ρ(500) / ρ(0), kus ρ(0) on algne puistetihedus ja ρ(500) on arvutatud vooluhulk pärast 500 tsüklit. Tiheduskontroll. GranuPacki meetodi kasutamisel on tulemused väikese pulbrikoguse (tavaliselt 35 ml) abil korratavad.
Pulbri omadused ja seadme valmistamiseks kasutatava materjali omadused on võtmeparameetrid. Voolu ajal tekivad pulbri sees elektrostaatilised laengud triboelektrilise efekti tõttu, mis on laengute vahetus kahe tahke aine kokkupuutel.
Kui pulber seadme sees voolab, tekib osakeste omavahelisel kokkupuutel ja osakeste ning seadme vahelisel kokkupuutel triboelektriline efekt.
Kokkupuutel valitud materjaliga mõõdab GranuCharge automaatselt pulbri sees voolamise ajal tekkiva elektrostaatilise laengu hulka. Pulbriproov voolab vibreerivas V-torus ja langeb Faraday tassi, mis on ühendatud elektromeetriga, mis mõõdab V-torus liikumisel tekkivat laengut. Reprodutseeritavate tulemuste saamiseks kasutage V-torude sagedaseks söötmiseks pöörlevat või vibreerivat seadet.
Triboelektriline efekt põhjustab ühe objekti pinnale elektronide lisandumise ja seeläbi negatiivse laengu saamise, samas kui teine ​​objekt kaotab elektrone ja laeb positiivselt. Mõned materjalid saavad elektrone kergemini kui teised ja sarnaselt kaotavad teised materjalid elektrone kergemini.
See, milline materjal muutub negatiivseks ja milline positiivseks, sõltub materjalide suhtelisest kalduvusest elektrone vastu võtta või kaotada. Nende trendide esitamiseks töötati välja tabelis 1 näidatud triboelektriline rida. Loetletud on positiivse ja negatiivse laengu trendiga materjalid ning tabeli keskel on loetletud materjalimeetodid, mis ei näita mingit käitumuslikku trendi.
Teisest küljest annab tabel teavet ainult materjalide laadimiskäitumise suundumuste kohta, seega loodi GranuCharge pulbrite laadimiskäitumise täpsete arvväärtuste pakkumiseks.
Termilise lagunemise analüüsimiseks viidi läbi mitu katset. Proovid paigutati üheks kuni kaheks tunniks temperatuurini 200 °C. Seejärel analüüsiti pulbrit kohe GranuDrumiga (kuum nimetus). Seejärel pandi pulber anumasse, kuni see saavutas toatemperatuuri, ja analüüsiti seejärel GranuDrumi, GranuPacki ja GranuCharge'i (st „külm“) abil.
Toorproove analüüsiti GranuPacki, GranuDrumi ja GranuCharge'i abil samal toatemperatuuril/niiskuse juures (st 35,0 ± 1,5% suhtelist õhuniiskust ja 21,0 ± 1,0 °C temperatuuri juures).
Koheesioindeks arvutab pulbrite voolavust ja korreleerub piirpinna (pulber/õhk) asendi muutustega, mis on ainult kolm kontaktjõudu (van der Waalsi, kapillaar- ja elektrostaatilised jõud). Enne katset registreeriti suhteline õhuniiskus (RH, %) ja temperatuur (°C). Seejärel valati pulber trumlisse ja katse algas.
Jõudsime järeldusele, et tiksotroopseid parameetreid arvestades ei ole need tooted aglomeratsioonile vastuvõtlikud. Huvitaval kombel muutis termiline stress proovide A ja B pulbrite reoloogilist käitumist nihkepaksenemisest nihkehõrenemiseni. Teisest küljest ei mõjutanud proove C ja SS 316L temperatuur ja need näitasid ainult nihkepaksenemist. Mõlemal pulbril oli pärast kuumutamist ja jahutamist parem laialivalguvus (st madalam kohesiooniindeks).
Temperatuuri mõju sõltub ka osakeste spetsiifilisest pindalast. Mida suurem on materjali soojusjuhtivus, seda suurem on temperatuuri mõju (st ???225°? = 250°.?-1.?-1) ja ???316°. 225°? = 19°.?-1.?-1). Mida väiksem on osake, seda suurem on temperatuuri mõju. Alumiiniumsulamipulbrid sobivad suurepäraselt kõrge temperatuuriga rakendusteks tänu oma suurenenud laialivalguvusele ja isegi jahutatud proovid saavutavad parema voolavuse kui algsed pulbrid.
Iga GranuPacki katse jaoks registreeriti enne iga katset pulbri mass ja proovi löödi mõõtekambris 500 korda löögisagedusega 1 Hz, vabalangusega 1 mm (löögienergia ∝). Proov doseeriti mõõtekambrisse vastavalt kasutajast sõltumatutele tarkvarajuhistele. Seejärel korrati mõõtmisi kaks korda, et hinnata reprodutseeritavust ning uurida keskmist ja standardhälvet.
Pärast GranuPacki analüüsi lõpetamist on näidatud algne mahutihedus (ρ(0)), lõplik mahutihedus (mitmel koputusel, n = 500, st ρ(500)), Hausneri suhe/Carri indeks (Hr/Cr) ja kaks tihenduskineetikaga seotud registreerimisparameetrit (n1/2 ja τ). Samuti on näidatud optimaalne tihedus ρ(∞) (vt lisa 1). Allolev tabel struktureerib eksperimentaalsed andmed ümber.
Joonistel 6 ja 7 on näidatud üldine tihenduskõver (mahutihedus löökide arvu suhtes) ja n1/2/Hausneri parameetri suhe. Igal kõveral on näidatud keskmise abil arvutatud vearibad ja standardhälbed arvutati korduvustesti abil.
Roostevabast terasest 316L toode oli kõige raskem toode (ρ(0) = 4,554 g/ml). Koputamistiheduse poolest on SS 316L endiselt kõige raskem pulber (ρ(n) = 5,044 g/ml), millele järgneb proov A (ρ(n) = 1,668 g/ml) ja seejärel proov B (ρ(n) = 1,668 g/ml). /ml) (n) = 1,645 g/ml). Proov C oli kõige raskem (ρ(n) = 1,581 g/ml). Algpulbri puistetiheduse põhjal näeme, et proov A on kõige kergem ja võttes arvesse vigu (1,380 g/ml), on proovidel B ja C ligikaudu sama väärtus.
Pulbrit kuumutades selle Hausneri suhtarv väheneb ja see ilmneb ainult proovide B, C ja SS 316L puhul. Proovi A puhul ei olnud seda võimalik vearibade suuruse tõttu teha. n1/2 puhul on parameetriline trendi allajoonimine keerulisem. Proovi A ja SS 316L puhul vähenes n1/2 väärtus pärast 2 tundi temperatuuril 200 °C, samas kui pulbrite B ja C puhul suurenes see pärast termilist koormust.
Iga GranuCharge'i katse jaoks kasutati vibreerivat sööturit (vt joonis 8). Kasutati 316L roostevabast terasest torusid. Mõõtmisi korrati reprodutseeritavuse hindamiseks 3 korda. Iga mõõtmise jaoks kasutatud toote kaal oli ligikaudu 40 ml ja pärast mõõtmist pulbrit ei eraldatud.
Enne katset registreeriti pulbri kaal (mp, g), suhteline õhuniiskus (RH, %) ja temperatuur (°C). Katse alguses mõõdeti primaarse pulbri laengutihedust (q0 µC/kg), asetades pulbri Faraday topsi. Lõpuks fikseeriti pulbri mass ja arvutati katse lõpus lõplik laengutihedus (qf, µC/kg) ja Δq (Δq = qf – q0).
GranuCharge'i toorandmed on esitatud tabelis 2 ja joonisel 9 (σ on reprodutseeritavustesti tulemuste põhjal arvutatud standardhälve) ning tulemused on esitatud histogrammina (näidatud on ainult q0 ja Δq). SS 316L-l on madalaim alglaeng; see võib olla tingitud asjaolust, et sellel tootel on kõrgeim PSD. Primaarse alumiiniumisulamipulbri alglaadimise osas ei saa vigade suuruse tõttu järeldusi teha.
Pärast kokkupuudet 316L roostevabast terasest toruga sai proov A kõige vähem laengut, samas kui pulbrid B ja C näitasid sarnast trendi: kui SS 316L pulbrit hõõruti SS 316L vastu, leiti laengutihedus, mis oli lähedane nullile (vt triboelektriline seeria). Toode B on endiselt laetum kui A. Proovi C puhul trend jätkub (positiivne alglaeng ja lõpplaeng pärast leket), kuid laengute arv suureneb pärast termilist lagunemist.
Pärast 2-tunnist termilist pinget temperatuuril 200 °C muutus pulbri käitumine väga huvitavaks. Proovides A ja B alglaeng vähenes ja lõpplaeng nihkus negatiivsest positiivseks. SS 316L pulbril oli kõrgeim alglaeng ja selle laengutiheduse muutus muutus positiivseks, kuid jäi madalaks (st 0,033 nC/g).
Uurisime termilise lagunemise mõju alumiiniumisulami (AlSi10Mg) ja 316L roostevaba terase pulbrite kombineeritud käitumisele, samal ajal kui algseid pulbreid analüüsiti pärast 2 tundi temperatuuril 200 °C õhus.
Pulbrite kasutamine kõrgematel temperatuuridel võib parandada toote voolavust, mis näib olevat olulisem suure eripindalaga pulbrite ja kõrge soojusjuhtivusega materjalide puhul. GranuDrumi kasutati voolavuse hindamiseks, GranuPacki dünaamiliseks pakkimisanalüüsiks ja GranuCharge'i pulbri triboelektrilisuse analüüsimiseks kokkupuutel 316L roostevabast terasest toruga.
Need tulemused määrati GranuPacki abil, mis näitas iga pulbri puhul Hausneri koefitsiendi paranemist (välja arvatud proov A, mis tulenes vigade suurusest) pärast termilise pinge protsessi. Pakkimisparameetri (n1/2) puhul ei leitud selget trendi, kuna mõned tooted näitasid pakkimiskiiruse suurenemist, samas kui teistel oli kontrastne mõju (nt proovid B ja C).