Користиме колачиња за да го подобриме вашето искуство. Со продолжување на прелистувањето на оваа страница, се согласувате со нашата употреба на колачиња. Дополнителни информации.
Адитивното производство (АМ) вклучува креирање 3Д објекти, еден ултратенок слој одеднаш, што го прави поскапо од традиционалната обработка. Сепак, само мал дел од правот се заварува на компонентата за време на процесот на склопување. Остатокот не се спојува, па затоа може да се користи повторно. Спротивно на тоа, ако објектот е создаден на класичен начин, обично е потребно мелење и машинска обработка за отстранување на материјалот.
Својствата на правот ги одредуваат параметрите на машината и мора да се земат предвид на прво место. Цената на AM не би била економична со оглед на тоа што нерастопениот прав е контаминиран и не може да се рециклира. Деградацијата на правот резултира со два феномена: хемиска модификација на производот и промени во механичките својства како што се морфологијата и распределбата на големината на честичките.
Во првиот случај, главната задача е да се создадат цврсти структури што содржат чисти легури, па затоа треба да се избегне контаминација на прашокот, на пример, со оксиди или нитриди. Во вториот феномен, овие параметри се поврзани со флуидноста и можноста за ширење. Затоа, секоја промена во својствата на прашокот може да доведе до нерамномерна распределба на производот.
Податоците од неодамнешните публикации покажуваат дека класичните мерачи на проток не можат да обезбедат соодветни информации за распределбата на прав во AM врз основа на прашкастиот слој. Во врска со карактеризацијата на суровината (или правот), на пазарот постојат неколку релевантни методи за мерење кои можат да го задоволат ова барање. Состојбата на напрегање и полето на проток на прав мора да бидат исти во мерната поставеност и во процесот. Присуството на компресивни оптоварувања е некомпатибилно со протокот на слободна површина што се користи во IM уредите во тестери за смолкнување и класичните реометри.
GranuTools разви работен тек за карактеризирање на AM прав. Нашата главна цел е да ја опремиме секоја геометрија со прецизна алатка за симулација на процеси, а овој работен тек се користи за разбирање и следење на еволуцијата на квалитетот на правот во различни процеси на печатење. Неколку стандардни алуминиумски легури (AlSi10Mg) беа избрани за различно времетраење при различни термички оптоварувања (од 100 до 200 °C).
Термичката деградација може да се контролира со анализа на способноста на правот да акумулира електричен полнеж. Правот беше анализиран за проточност (инструмент GranuDrum), кинетика на пакување (инструмент GranuPack) и електростатско однесување (инструмент GranuCharge). Мерењата на кохезијата и кинетиката на пакување се соодветни за следење на квалитетот на правот.
Правите што се лесни за нанесување ќе покажат ниски индекси на кохезија, додека прашоците со брза динамика на полнење ќе произведат механички делови со помала порозност во споредба со производите што се потешки за полнење.
По неколку месеци складирање во нашата лабораторија, беа избрани три прав од алуминиумски легури со различна распределба на големината на честичките (AlSi10Mg) и еден примерок од не'рѓосувачки челик 316L, овде наведени како примероци А, Б и В. Својствата на примероците може да се разликуваат од другите производители. Распределбата на големината на честичките на примерокот беше измерена со ласерска дифракциска анализа/ISO 13320.
Бидејќи тие ги контролираат параметрите на машината, прво мора да се земат предвид својствата на правот, а ако нерастопените прашоци се сметаат за контаминирани и нерециклирачки, тогаш адитивното производство не е толку економично како што би се надевале. Затоа, ќе се испитаат три параметри: проток на прав, динамика на пакување и електростатика.
Распрснувањето е поврзано со униформноста и „мазноста“ на слојот од прав по операцијата на повторно премачкување. Ова е многу важно бидејќи мазните површини полесно се печатат и може да се испитаат со алатката GranuDrum со мерење на индексот на адхезија.
Бидејќи порите се слаби точки во материјалот, тие можат да доведат до пукнатини. Динамиката на полнење е вториот клучен параметар, бидејќи прашоците за брзо полнење обезбедуваат ниска порозност. Ова однесување се мери со GranuPack со вредност од n1/2.
Присуството на електрични полнежи во правот создава кохезивни сили што доведуваат до формирање на агломерати. GranuCharge ја мери способноста на правот да генерира електростатско полнење кога е во контакт со одбрани материјали за време на протокот.
За време на обработката, GranuCharge може да го предвиди влошувањето на протокот, на пример, при формирање слој во AM. Така, добиените мерења се многу чувствителни на состојбата на површината на зрното (оксидација, контаминација и грубост). Стареењето на обновениот прав потоа може точно да се квантифицира (±0,5 nC).
GranuDrum е програмиран метод за мерење на проток на прав базиран на принципот на ротирачки барабан. Половина од примерокот на прав е содржан во хоризонтален цилиндар со проѕирни странични ѕидови. Барабанот ротира околу својата оска со аголна брзина од 2 до 60 вртежи во минута, а CCD камерата снима слики (од 30 до 100 слики во интервали од 1 секунда). Интерфејсот воздух/прав се идентификува на секоја слика со помош на алгоритам за детекција на рабови.
Пресметајте ја просечната положба на интерфејсот и осцилациите околу оваа просечна положба. За секоја брзина на ротација, аголот на проток (или „динамички агол на одмор“) αf се пресметува од средната положба на интерфејсот, а факторот на динамичка кохезија σf поврзан со меѓузрнестото поврзување се анализира од флуктуациите на интерфејсот.
Аголот на проток е под влијание на голем број параметри: триење, облик и кохезија помеѓу честичките (ван дер Валс, електростатски и капиларни сили). Кохезивните прашоци резултираат со повремен проток, додека невискозните прашоци резултираат со редовен проток. Ниските вредности на аголот на проток αf одговараат на добар проток. Динамички индекс на адхезија блиску до нула одговара на некохезивен прав, па како што се зголемува адхезијата на правот, индексот на адхезија соодветно се зголемува.
GranuDrum ви овозможува да го измерите првиот агол на лавината и аерацијата на правот за време на протокот, како и да го измерите индексот на адхезија σf и аголот на проток αf во зависност од брзината на ротација.
Мерењата на густината на волуменот, густината на тапкање и односот Хауснер на GranuPack (исто така познати како „тестови за тапкање“) се идеални за карактеризација на прав поради нивната леснотија и брзина на мерење. Густината на правот и можноста за зголемување на неговата густина се важни параметри за време на складирањето, транспортот, агломерацијата итн. Препорачани процедури се наведени во Фармакопејата.
Овој едноставен тест има три главни недостатоци. Мерењето зависи од операторот, а методот на полнење влијае на почетниот волумен на правот. Мерењето на вкупниот волумен може да доведе до сериозни грешки во резултатите. Поради едноставноста на експериментот, не ја зедовме предвид динамиката на набивање помеѓу почетните и конечните мерења.
Однесувањето на прашокот внесен во континуираниот излез беше анализирано со употреба на автоматизирана опрема. Прецизно измерете го коефициентот на Хауснер Hr, почетната густина ρ(0) и конечната густина ρ(n) по n кликања.
Бројот на чешми обично е фиксен на n=500. GranuPack е автоматизирано и напредно мерење на густината на чешми врз основа на неодамнешни динамички истражувања.
Може да се користат и други индекси, но тие не се дадени овде. Правот се става во метална цевка преку ригорозен автоматизиран процес на иницијализација. Екстраполацијата на динамичкиот параметар n1/2 и максималната густина ρ(∞) е отстранета од кривата на набивање.
Лесен шуплив цилиндар се наоѓа на врвот од прашкастата подлога за да ја одржува рамна површината прав/воздух за време на набивањето. Цевката што го содржи примерокот од прав се крева до фиксна висина ΔZ и слободно паѓа на висина обично фиксирана на ΔZ = 1 mm или ΔZ = 3 mm, што автоматски се мери по секој допир. Пресметајте го волуменот V на купот од висината.
Густината е односот на масата m кон волуменот на слојот од прав V. Масата на правот m е позната, густината ρ се применува по секој удар.
Коефициентот на Хауснер Hr е поврзан со факторот на набивање и се анализира со равенката Hr = ρ(500) / ρ(0), каде што ρ(0) е почетната густина на волуменот, а ρ(500) е пресметаниот проток по 500 циклуси. Густина на чешма. Кога се користи методот GranuPack, резултатите се репродуцираат со употреба на мала количина на прав (обично 35 ml).
Карактеристиките на правот и својствата на материјалот од кој е направен уредот се клучни параметри. За време на протокот, во правот се генерираат електростатски полнежи поради трибоелектричниот ефект, што е размена на полнежи кога две цврсти тела ќе дојдат во контакт.
Кога прашокот тече во внатрешноста на уредот, се јавува трибоелектричен ефект на контактот помеѓу честичките и на контактот помеѓу честичките и уредот.
По контакт со избраниот материјал, GranuCharge автоматски ја мери количината на електростатски полнеж генериран во правот за време на протокот. Примерокот од прав тече во вибрирачката V-цевка и паѓа во Фарадеева чаша поврзана со електрометар кој го мери полнежот стекнат додека правот се движи во V-цевката. За репродуктивни резултати, користете ротирачки или вибрирачки уред за често напојување на V-цевките.
Трибоелектричниот ефект предизвикува еден објект да добие електрони на својата површина и на тој начин да стане негативно наелектризиран, додека друг објект губи електрони и на тој начин да стане позитивно наелектризиран. Некои материјали полесно добиваат електрони од други, а слично, други материјали полесно губат електрони.
Кој материјал станува негативен, а кој позитивен зависи од релативната склоност на вклучените материјали да добиваат или губат електрони. За да се претстават овие трендови, развиена е трибоелектричната серија прикажана во Табела 1. Наведени се материјали со позитивен тренд на полнеж и други со негативен тренд на полнеж, а методите на материјали што не покажуваат никаков тренд на однесување се наведени во средината на табелата.
Од друга страна, табелата дава информации само за трендовите во однесувањето при полнење на материјалите, па затоа GranuCharge е создаден за да обезбеди точни нумерички вредности за однесувањето при полнење на прашоците.
Беа спроведени неколку експерименти за анализа на термичкото распаѓање. Примероците беа ставени на 200°C еден до два часа. Прашокот потоа веднаш се анализира со GranuDrum (топол назив). Прашокот потоа се става во сад додека не достигне собна температура, а потоа се анализира со GranuDrum, GranuPack и GranuCharge (т.е. „ладно“).
Суровите примероци беа анализирани со употреба на GranuPack, GranuDrum и GranuCharge при иста влажност/температура во просторијата (т.е. 35,0 ± 1,5% RH и температура од 21,0 ± 1,0 °C).
Индексот на кохезија ја пресметува течноста на прашоците и е во корелација со промените во положбата на интерфејсот (прашок/воздух), што е само три контактни сили (ван дер Валс, капиларни и електростатски сили). Пред експериментот, беа снимени релативната влажност на воздухот (RH, %) и температурата (°C). Потоа прашокот беше истурен во буре и експериментот започна.
Заклучивме дека овие производи не се подложни на агломерација кога се разгледуваат тиксотропните параметри. Интересно е што термичкиот стрес го промени реолошкото однесување на прашоците од примероците А и Б од згуснување со смолкнување до истенчување со смолкнување. Од друга страна, примероците C и SS 316L не беа засегнати од температурата и покажаа само згуснување со смолкнување. Секој прав имаше подобра способност за ширење (т.е. помал индекс на кохезија) по загревање и ладење.
Температурниот ефект зависи и од специфичната површина на честичките. Колку е поголема топлинската спроводливост на материјалот, толку е поголем ефектот врз температурата (т.е. 225° = 250° - 1.? - 1) и 316° = 225° = 19° - 1.? - 1). Колку е помала честичката, толку е поголем ефектот на температурата. Правовите од алуминиумски легури се одлични за апликации на високи температури поради нивната зголемена способност за ширење, па дури и оладените примероци постигнуваат подобра проточност од оригиналните прашоци.
За секој експеримент со GranuPack, масата на правот беше снимена пред секој експеримент, а примерокот беше удрен 500 пати со фреквенција на удар од 1 Hz со слободен пад од 1 mm во мерната ќелија (енергија на удар ∝). Примерокот се внесува во мерната ќелија според упатствата на софтверот независни од корисникот. Потоа мерењата беа повторени двапати за да се процени репродуктивноста и беа испитани средната вредност и стандардната девијација.
Откако ќе заврши анализата на GranuPack, ќе се пресметаат почетната густина на волуменот (ρ(0)), конечната густина на волуменот (при повеќекратни чешми, n = 500, т.е. ρ(500)), односот на Хауснер/индексот на Кар (Hr/Cr) и два параметри на регистрација (n1/2 и τ) поврзани со кинетиката на набивање. Оптималната густина ρ(∞) е исто така прикажана (видете Додаток 1). Табелата подолу ги реструктуира експерименталните податоци.
Сликите 6 и 7 ја прикажуваат целокупната крива на набивање (густина на волумен наспроти број на удари) и односот на параметарот n1/2/Хауснер. На секоја крива се прикажани ленти за грешка пресметани со помош на средната вредност, а стандардните отстапувања се пресметани со тестирање на повторување.
Производот од не'рѓосувачки челик 316L беше најтешкиот производ (ρ(0) = 4,554 g/mL). Во однос на густината на набивање, SS 316L останува најтешкиот прав (ρ(n) = 5,044 g/mL), проследен од примерокот А (ρ(n) = 1,668 g/mL), проследен од примерокот Б (ρ(n) = 1,668 g/ml). /ml) (n) = 1,645 g/ml). Примерокот Ц беше најнизок (ρ(n) = 1,581 g/mL). Според густината на почетниот прав, гледаме дека примерокот А е најлесниот, а земајќи ги предвид грешките (1,380 g/ml), примероците Б и Ц имаат приближно иста вредност.
Како што прашокот се загрева, неговиот Хауснеров коефициент се намалува, а ова се случува само со примероците B, C и SS 316L. За примерокот A, не беше можно да се изврши поради големината на грешните ленти. За n1/2, подвлекувањето на параметарскиот тренд е посложено. За примерокот A и SS 316L, вредноста на n1/2 се намали по 2 часа на 200°C, додека за прашоците B и C се зголеми по термичко оптоварување.
За секој експеримент со GranuCharge беше користен вибрирачки уред за внесување (видете ја Слика 8). Користена е цевка од не'рѓосувачки челик 316L. Мерењата беа повторени 3 пати за да се процени репродуктивноста. Тежината на производот што се користеше за секое мерење беше приближно 40 ml и по мерењето не беше пронајден прашок.
Пред експериментот, беа евидентирани тежината на правот (mp, g), релативната влажност на воздухот (RH, %) и температурата (°C). На почетокот на тестот, густината на полнежот на примарниот прав (q0 во µC/kg) беше измерена со ставање на правот во Фарадеева чаша. Конечно, масата на прав беше фиксирана и беа пресметани конечната густина на полнежот (qf, µC/kg) и Δq (Δq = qf – q0) на крајот од експериментот.
Суровите податоци од GranuCharge се прикажани во Табела 2 и Слика 9 (σ е стандардната девијација пресметана од резултатите од тестот за репродуктивност), а резултатите се прикажани како хистограм (прикажани се само q0 и Δq). SS 316L има најниско почетно полнење; ова може да се должи на фактот дека овој производ има највисок PSD. Кога станува збор за почетно полнење на прашок од примарна алуминиумска легура, не можат да се извлечат заклучоци поради големината на грешките.
По контакт со цевка од не'рѓосувачки челик 316L, примерокот А добил најмала количина на полнеж, додека прашоците Б и Ц покажале сличен тренд, ако прашокот SS 316L се протриел врз SS 316L, била пронајдена густина на полнеж блиску до 0 (видете трибоелектрични серии). Производот Б е сè уште понаелектризиран од А. За примерокот Ц, трендот продолжува (позитивен почетен полнеж и последен полнеж по истекување), но бројот на полнежи се зголемува по термичката деградација.
По 2 часа термички стрес на 200 °C, однесувањето на прашокот станува многу интересно. Во примероците А и Б, почетниот полнеж се намалил, а конечниот полнеж се поместил од негативен во позитивен. Правот SS 316L имал највисок почетен полнеж и промената на густината на полнежот станала позитивна, но останала ниска (т.е. 0,033 nC/g).
Го испитавме ефектот на термичката деградација врз комбинираното однесување на прашоците од легура на алуминиум (AlSi10Mg) и не'рѓосувачки челик 316L, додека оригиналните прашоци беа анализирани по 2 часа на 200°C на воздух.
Употребата на прашоци на покачени температури може да ја подобри проточноста на производот, ефект што се чини дека е поважен за прашоци со висока специфична површина и материјали со висока топлинска спроводливост. GranuDrum беше користен за евалуација на протокот, GranuPack беше користен за динамичка анализа на пакување, а GranuCharge беше користен за анализа на трибоелектричноста на прашокот во контакт со цевка од не'рѓосувачки челик 316L.
Овие резултати беа утврдени со користење на GranuPack, кој покажа подобрување на коефициентот на Хауснер за секој прав (со исклучок на примерокот А, поради големината на грешките) по процесот на термички стрес. Не беше пронајден јасен тренд за параметарот на пакување (n1/2) бидејќи некои производи покажаа зголемување на брзината на пакување, додека други имаа контрастен ефект (на пр. примероци Б и В).