Aħna nużaw il-cookies biex intejbu l-esperjenza tiegħek. Billi tkompli tfittex f'dan is-sit, inti taqbel mal-użu tagħna tal-cookies. Informazzjoni Addizzjonali.
Il-manifattura addittiva (AM) tinvolvi l-ħolqien ta' oġġetti 3D, saff irqiq ħafna kull darba, u dan jagħmilha aktar għalja mill-ipproċessar tradizzjonali. Madankollu, porzjon żgħir biss tat-trab jiġi wweldjat mal-komponent matul il-proċess tal-assemblaġġ. Il-bqija ma jingħaqadx, u għalhekk jista' jerġa' jintuża. B'kuntrast, jekk l-oġġett jinħoloq bil-mod klassiku, ġeneralment jeħtieġ tħin u makkinarju biex jitneħħa l-materjal.
Il-proprjetajiet tat-trab jiddeterminaw il-parametri tal-magna u jridu jitqiesu fl-ewwel lok. L-ispiża tal-AM ma tkunx ekonomika peress li t-trab mhux imdewweb huwa kkontaminat u mhux riċiklabbli. Id-degradazzjoni tat-trab tirriżulta f'żewġ fenomeni: modifika kimika tal-prodott u bidliet fil-proprjetajiet mekkaniċi bħall-morfoloġija u d-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli.
Fl-ewwel każ, il-kompitu ewlieni huwa li jinħolqu strutturi solidi li fihom ligi puri, għalhekk irridu nevitaw il-kontaminazzjoni tat-trab, pereżempju, b'ossidi jew nitridi. Fl-aħħar fenomenu, dawn il-parametri huma assoċjati mal-fluwidità u l-kapaċità li jinfirex. Għalhekk, kwalunkwe bidla fil-proprjetajiet tat-trab tista' twassal għal distribuzzjoni mhux uniformi tal-prodott.
Dejta minn pubblikazzjonijiet reċenti tindika li l-miters tal-fluss klassiċi ma jistgħux jipprovdu informazzjoni adegwata dwar id-distribuzzjoni tat-trab fl-AM ibbażata fuq is-sodda tat-trab. Rigward il-karatterizzazzjoni tal-materja prima (jew trab), hemm diversi metodi ta' kejl rilevanti fis-suq li jistgħu jissodisfaw dan ir-rekwiżit. L-istat tal-istress u l-kamp tal-fluss tat-trab iridu jkunu l-istess fis-setup tal-kejl u fil-proċess. Il-preżenza ta' tagħbijiet kompressivi mhijiex kompatibbli mal-fluss tal-wiċċ ħieles użat f'apparati IM f'testers tax-shear u reometri klassiċi.
GranuTools żviluppa fluss tax-xogħol għall-karatterizzazzjoni tat-trab AM. L-għan ewlieni tagħna huwa li ngħammru kull ġeometrija b'għodda preċiża ta' simulazzjoni tal-proċess, u dan il-fluss tax-xogħol jintuża biex nifhmu u nsegwu l-evoluzzjoni tal-kwalità tat-trab f'diversi proċessi tal-istampar. Diversi ligi standard tal-aluminju (AlSi10Mg) intgħażlu għal tul ta' żmien differenti f'tagħbijiet termali differenti (minn 100 sa 200 °C).
Id-degradazzjoni termali tista' tiġi kkontrollata billi tiġi analizzata l-abbiltà tat-trab li jakkumula ċarġ elettriku. It-trabijiet ġew analizzati għall-fluss (strument GranuDrum), il-kinetika tal-ippakkjar (strument GranuPack) u l-imġiba elettrostatika (strument GranuCharge). Il-kejl tal-koeżjoni u l-kinetika tal-ippakkjar huma adattati għat-traċċar tal-kwalità tat-trab.
Trabijiet li huma faċli biex jiġu applikati se juru indiċi ta' koeżjoni baxxi, filwaqt li trabijiet b'dinamika ta' mili veloċi se jipproduċu partijiet mekkaniċi b'porożità aktar baxxa meta mqabbla ma' prodotti aktar diffiċli biex jimtlew.
Wara diversi xhur ta' ħażna fil-laboratorju tagħna, intgħażlu tliet trabijiet tal-liga tal-aluminju b'distribuzzjonijiet differenti tad-daqs tal-partiċelli (AlSi10Mg) u kampjun wieħed tal-istainless steel 316L, hawnhekk imsejħa kampjuni A, B u C. Il-proprjetajiet tal-kampjuni jistgħu jvarjaw minn dawk ta' manifatturi oħra. Id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-kampjun ġiet imkejla permezz ta' analiżi tad-diffrazzjoni tal-lejżer/ISO 13320.
Minħabba li jikkontrollaw il-parametri tal-magna, il-proprjetajiet tat-trab iridu jiġu kkunsidrati l-ewwel, u jekk it-trab mhux imdewweb jitqies bħala kkontaminat u mhux riċiklabbli, allura l-manifattura addittiva mhijiex daqshekk ekonomika daqs kemm wieħed jista' jittama. Għalhekk, se jiġu investigati tliet parametri: il-fluss tat-trab, id-dinamika tal-ippakkjar u l-elettrostatika.
Il-kapaċità li tinfirex hija relatata mal-uniformità u l-"intoppi" tas-saff tat-trab wara l-operazzjoni ta' kisi mill-ġdid. Dan huwa importanti ħafna peress li l-uċuħ lixxi huma aktar faċli biex jiġu stampati u jistgħu jiġu eżaminati bl-għodda GranuDrum bil-kejl tal-indiċi tal-adeżjoni.
Minħabba li l-pori huma punti dgħajfa f'materjal, jistgħu jwasslu għal xquq. Id-dinamika tal-mili hija t-tieni parametru ewlieni peress li t-trabijiet li jimlew malajr jipprovdu porożità baxxa. Dan l-imġiba titkejjel bil-GranuPack b'valur ta' n1/2.
Il-preżenza ta' ċċarġijiet elettriċi fit-trab toħloq forzi koeżivi li jwasslu għall-formazzjoni ta' agglomerati. GranuCharge ikejjel il-kapaċità tat-trab li jiġġenera ċarġ elettrostatiku meta jkun f'kuntatt ma' materjali magħżula waqt il-fluss.
Waqt l-ipproċessar, GranuCharge jista' jbassar id-deterjorament tal-fluss, pereżempju, meta jifforma saff fl-AM. Għalhekk, il-kejl miksub huwa sensittiv ħafna għall-istat tal-wiċċ tal-qamħ (ossidazzjoni, kontaminazzjoni u ħruxija). It-tixjiħ tat-trab irkuprat jista' mbagħad jiġi kwantifikat b'mod preċiż (±0.5 nC).
Il-GranuDrum huwa metodu programmat ta' kejl tal-fluss tat-trab ibbażat fuq il-prinċipju tat-tanbur li jdur. Nofs il-kampjun tat-trab jinsab f'ċilindru orizzontali b'ħitan tal-ġenb trasparenti. It-tanbur idur madwar l-assi tiegħu b'veloċità angolari ta' 2 sa 60 rpm, u l-kamera CCD tieħu ritratti (minn 30 sa 100 immaġni f'intervalli ta' sekonda). L-interfaċċja arja/trab hija identifikata fuq kull immaġni bl-użu ta' algoritmu ta' skoperta tat-truf.
Ikkalkula l-pożizzjoni medja tal-interfaċċja u l-oxxillazzjonijiet madwar din il-pożizzjoni medja. Għal kull veloċità ta' rotazzjoni, l-angolu tal-fluss (jew "angolu dinamiku ta' mistrieħ") αf huwa kkalkulat mill-pożizzjoni medja tal-interfaċċja, u l-fattur ta' koeżjoni dinamiku σf assoċjat mat-twaħħil bejn il-qamħ huwa analizzat mill-varjazzjonijiet tal-interfaċċja.
L-angolu tal-fluss huwa affettwat minn numru ta' parametri: frizzjoni, forma u koeżjoni bejn il-partiċelli (van der Waals, forzi elettrostatiċi u kapillari). Trabijiet koeżivi jirriżultaw fi fluss intermittenti, filwaqt li trabijiet mhux viskużi jirriżultaw fi fluss regolari. Valuri baxxi tal-angolu tal-fluss αf jikkorrispondu għal fluss tajjeb. Indiċi ta' adeżjoni dinamika qrib iż-żero jikkorrispondi għal trab mhux koeżiv, għalhekk hekk kif l-adeżjoni tat-trab tiżdied, l-indiċi ta' adeżjoni jiżdied kif xieraq.
GranuDrum jippermettilek tkejjel l-ewwel angolu tal-valanga u l-arjazzjoni tat-trab matul il-fluss, kif ukoll tkejjel l-indiċi tal-adeżjoni σf u l-angolu tal-fluss αf skont il-veloċità tar-rotazzjoni.
Il-kejl tad-densità tal-massa, id-densità tat-tapping u l-proporzjon ta' Hausner tal-GranuPack (magħrufa wkoll bħala "testijiet tat-tapping") huma ideali għall-karatterizzazzjoni tat-trab minħabba l-faċilità u l-veloċità tal-kejl tagħhom. Id-densità tat-trab u l-abbiltà li tiżdied id-densità tiegħu huma parametri importanti waqt il-ħażna, it-trasport, l-agglomerazzjoni, eċċ. Il-proċeduri rakkomandati huma deskritti fil-Farmakopea.
Dan it-test sempliċi għandu tliet żvantaġġi ewlenin. Il-kejl jiddependi fuq l-operatur, u l-metodu tal-mili jaffettwa l-volum inizjali tat-trab. Il-kejl tal-volum totali jista' jwassal għal żbalji serji fir-riżultati. Minħabba s-sempliċità tal-esperiment, ma kkunsidrajniex id-dinamika tal-kompattazzjoni bejn il-kejl inizjali u dak finali.
L-imġiba tat-trab li jiddaħħal fl-iżbokk kontinwu ġiet analizzata bl-użu ta' tagħmir awtomatizzat. Kejjel b'mod preċiż il-koeffiċjent ta' Hausner Hr, id-densità inizjali ρ(0) u d-densità finali ρ(n) wara n klikks.
In-numru ta' viti ġeneralment ikun iffissat għal n=500. Il-GranuPack huwa kejl tad-densità tat-tapping awtomatizzat u avvanzat ibbażat fuq riċerka dinamika reċenti.
Jistgħu jintużaw indiċi oħra, iżda mhumiex ipprovduti hawn. It-trab jitqiegħed f'tubu tal-metall permezz ta' proċess rigoruż ta' inizjalizzazzjoni awtomatizzata. L-estrapolazzjoni tal-parametru dinamiku n1/2 u d-densità massima ρ(∞) tneħħew mill-kurva tal-kompattazzjoni.
Ċilindru vojt ħafif joqgħod fuq is-sodda tat-trab biex iżomm l-interfaċċja tat-trab/arja livellata waqt il-kompattazzjoni. It-tubu li fih il-kampjun tat-trab jogħla għal għoli fiss ΔZ u jaqa' liberament f'għoli ġeneralment iffissat għal ΔZ = 1 mm jew ΔZ = 3 mm, li jitkejjel awtomatikament wara kull mess. Ikkalkula l-volum V tal-munzell mill-għoli.
Id-densità hija l-proporzjon tal-massa m għall-volum tas-saff tat-trab V. Il-massa tat-trab m hija magħrufa, id-densità ρ tiġi applikata wara kull impatt.
Il-koeffiċjent ta' Hausner Hr huwa relatat mal-fattur ta' kompattazzjoni u huwa analizzat bl-ekwazzjoni Hr = ρ(500) / ρ(0), fejn ρ(0) hija d-densità inizjali tal-massa u ρ(500) huwa l-fluss ikkalkulat wara 500 ċiklu. Vit tad-densità. Meta jintuża l-metodu GranuPack, ir-riżultati huma riproduċibbli bl-użu ta' ammont żgħir ta' trab (ġeneralment 35 ml).
Il-proprjetajiet tat-trab u l-proprjetajiet tal-materjal li minnu huwa magħmul l-apparat huma parametri ewlenin. Matul il-fluss, jiġu ġġenerati tagħbijiet elettrostatiċi ġewwa t-trab minħabba l-effett triboelettriku, li huwa l-iskambju ta' tagħbijiet meta żewġ solidi jiġu f'kuntatt.
Meta t-trab jiċċirkola ġewwa l-apparat, iseħħ effett triboelettriku fil-kuntatt bejn il-partiċelli u fil-kuntatt bejn il-partiċelli u l-apparat.
Mal-kuntatt mal-materjal magħżul, il-GranuCharge awtomatikament ikejjel l-ammont ta' ċarġ elettrostatiku ġġenerat ġewwa t-trab waqt il-fluss. Il-kampjun tat-trab jiċċirkola ġewwa t-tubu V li jivvibra u jaqa' f'tazza Faraday imqabbda ma' elettrometru li jkejjel iċ-ċarġ miksub hekk kif it-trab jiċċaqlaq ġewwa t-tubu V. Għal riżultati riproduċibbli, uża apparat li jdur jew jivvibra biex titma' t-tubi V ta' spiss.
L-effett triboelettriku jikkawża li oġġett wieħed jikseb elettroni fuq il-wiċċ tiegħu u b'hekk jiġi ċċarġjat b'mod negattiv, filwaqt li oġġett ieħor jitlef elettroni u b'hekk jiġi ċċarġjat b'mod pożittiv. Xi materjali jiksbu elettroni aktar faċilment minn oħrajn, u bl-istess mod, materjali oħra jitilfu elettroni aktar faċilment.
Liema materjal isir negattiv u liema jsir pożittiv jiddependi fuq il-proċlività relattiva tal-materjali involuti li jiksbu jew jitilfu elettroni. Biex tirrappreżenta dawn ix-xejriet, ġiet żviluppata s-serje triboelettrika murija fit-Tabella 1. Materjali b'xejra ta' ċarġ pożittiv u oħrajn b'xejra ta' ċarġ negattiv huma elenkati, u metodi materjali li ma juru l-ebda xejra ta' mġiba huma elenkati fin-nofs tat-tabella.
Min-naħa l-oħra, it-tabella tipprovdi biss informazzjoni dwar ix-xejriet fl-imġiba tal-iċċarġjar tal-materjali, għalhekk GranuCharge inħoloq biex jipprovdi valuri numeriċi preċiżi għall-imġiba tal-iċċarġjar tat-trab.
Saru diversi esperimenti biex tiġi analizzata d-dekompożizzjoni termali. Il-kampjuni tqiegħdu f'temperatura ta' 200°C għal siegħa jew sagħtejn. It-trab imbagħad jiġi analizzat immedjatament bil-GranuDrum (isem sħun). It-trab imbagħad tqiegħed f'kontenitur sakemm jilħaq it-temperatura ambjentali u mbagħad ġie analizzat bl-użu ta' GranuDrum, GranuPack u GranuCharge (jiġifieri "kiesaħ").
Il-kampjuni mhux ipproċessati ġew analizzati bl-użu ta' GranuPack, GranuDrum u GranuCharge bl-istess umdità/temperatura tal-kamra (jiġifieri 35.0 ± 1.5% RH u temperatura ta' 21.0 ± 1.0 °C).
L-indiċi tal-koeżjoni jikkalkula l-flussibilità tat-trab u jikkorrelata mal-bidliet fil-pożizzjoni tal-interfaċċja (trab/arja), li hija biss tliet forzi ta' kuntatt (van der Waals, forzi kapillari u elettrostatiċi). Qabel l-esperiment, ġew irreġistrati l-umdità relattiva tal-arja (RH, %) u t-temperatura (°C). Imbagħad it-trab tferra' fit-tanbur, u beda l-esperiment.
Ikkonkludejna li dawn il-prodotti mhumiex suxxettibbli għall-agglomerazzjoni meta nikkunsidraw il-parametri tixotropiċi. Interessanti, l-istress termali biddel l-imġiba reoloġika tat-trabijiet tal-kampjuni A u B minn ħxuna minħabba shear għal rqiq minħabba shear. Min-naħa l-oħra, il-Kampjuni C u SS 316L ma ġewx affettwati mit-temperatura u wrew biss ħxuna minħabba shear. Kull trab kellu firxa aħjar (jiġifieri indiċi ta' koeżjoni aktar baxx) wara t-tisħin u t-tkessiħ.
L-effett tat-temperatura jiddependi wkoll fuq iż-żona speċifika tal-partiċelli. Iktar ma tkun għolja l-konduttività termali tal-materjal, iktar ikun kbir l-effett fuq it-temperatura (jiġifieri ???225°?=250°.?-1.?-1) u ???316°. 225°?=19°.?-1.?-1) Iktar ma tkun żgħira l-partiċella, iktar ikun kbir l-effett tat-temperatura. It-trab tal-liga tal-aluminju huwa eċċellenti għal applikazzjonijiet f'temperatura għolja minħabba ż-żieda fil-firxa tiegħu, u anke kampjuni mkessħin jiksbu fluss aħjar mit-trab oriġinali.
Għal kull esperiment GranuPack, il-massa tat-trab ġiet irreġistrata qabel kull esperiment, u l-kampjun intlaqat 500 darba bi frekwenza ta' impatt ta' 1 Hz b'waqgħa ħielsa ta' 1 mm fiċ-ċellula tal-kejl (enerġija tal-impatt ∝). Il-kampjun jitferra' fiċ-ċellula tal-kejl skont l-istruzzjonijiet tas-softwer indipendenti mill-utent. Imbagħad il-kejl ġie ripetut darbtejn biex tiġi vvalutata r-riproduċibbiltà u ġew investigati l-medja u d-devjazzjoni standard.
Wara li titlesta l-analiżi tal-GranuPack, id-densità inizjali tal-massa (ρ(0)), id-densità finali tal-massa (f'diversi viti, n = 500, jiġifieri ρ(500)), il-proporzjon Hausner/l-indiċi Carr (Hr/Cr) u żewġ parametri ta' reġistrazzjoni (n1/2 u τ) relatati mal-kinetika tal-kompattazzjoni. Id-densità ottimali ρ(∞) hija murija wkoll (ara l-Appendiċi 1). It-tabella t'hawn taħt tirristruttura d-dejta sperimentali.
Il-Figuri 6 u 7 juru l-kurva ġenerali tal-kompattazzjoni (densità tal-massa kontra numru ta' impatti) u l-proporzjon tal-parametru n1/2/Hausner. Il-vireg tal-iżball ikkalkulati bl-użu tal-medja huma murija fuq kull kurva, u d-devjazzjonijiet standard ġew ikkalkulati permezz ta' ttestjar tar-ripetibbiltà.
Il-prodott tal-azzar inossidabbli 316L kien l-itqal prodott (ρ(0) = 4.554 g/mL). F'termini ta' densità tat-tapping, SS 316L jibqa' l-itqal trab (ρ(n) = 5.044 g/mL), segwit minn Kampjun A (ρ(n) = 1.668 g/mL), segwit minn Kampjun B (ρ(n) = 1.668 g/ml). /ml) (n) = 1.645 g/ml). Kampjun C kien l-inqas (ρ(n) = 1.581 g/mL). Skont id-densità tal-massa tat-trab inizjali, naraw li l-kampjun A huwa l-eħfef, u meta nqisu l-iżbalji (1.380 g/ml), il-kampjuni B u C għandhom bejn wieħed u ieħor l-istess valur.
Hekk kif it-trab jissaħħan, il-proporzjon Hausner tiegħu jonqos, u dan iseħħ biss bil-kampjuni B, C, u SS 316L. Għall-kampjun A, ma kienx possibbli li dan isir minħabba d-daqs tal-vireg tal-iżball. Għal n1/2, is-sottolinjar tax-xejra parametrika huwa aktar kumpless. Għall-kampjun A u SS 316L, il-valur ta' n1/2 naqas wara sagħtejn f'200°C, filwaqt li għat-trabijiet B u C żdied wara tagħbija termali.
Għal kull esperiment GranuCharge intuża alimentatur li jivvibra (ara l-Figura 8). Uża tubi tal-istainless steel 316L. Il-kejl ġie ripetut 3 darbiet biex tiġi vvalutata r-riproduċibbiltà. Il-piż tal-prodott użat għal kull kejl kien ta' madwar 40 ml u ma ġie rkuprat l-ebda trab wara l-kejl.
Qabel l-esperiment, ġew irreġistrati l-piż tat-trab (mp, g), l-umdità relattiva tal-arja (RH, %), u t-temperatura (°C). Fil-bidu tat-test, id-densità tal-ċarġ tat-trab primarju (q0 f'µC/kg) tkejlet billi t-trab tqiegħed f'tazza Faraday. Fl-aħħarnett, il-massa tat-trab ġiet iffissata u ġew ikkalkulati d-densità tal-ċarġ finali (qf, µC/kg) u Δq (Δq = qf – q0) fi tmiem l-esperiment.
Id-dejta mhux ipproċessata ta' GranuCharge hija murija fit-Tabella 2 u l-Figura 9 (σ hija d-devjazzjoni standard ikkalkulata mir-riżultati tat-test tar-riproduċibbiltà), u r-riżultati huma murija bħala istogramma (q0 u Δq biss huma murija). SS 316L għandu l-inqas ċarġ inizjali; dan jista' jkun minħabba l-fatt li dan il-prodott għandu l-ogħla PSD. Fir-rigward tat-tagħbija inizjali tat-trab tal-liga tal-aluminju primarja, ma jistgħux jittieħdu konklużjonijiet minħabba d-daqs tal-iżbalji.
Wara kuntatt ma' pajp tal-istainless steel 316L, il-kampjun A rċieva l-inqas ammont ta' ċarġ, filwaqt li t-trabijiet B u C wrew xejra simili, jekk it-trab SS 316L ġie mgħorok ma' SS 316L, instabet densità ta' ċarġ qrib iż-0 (ara s-serje triboelettrika). Il-prodott B xorta huwa aktar iċċarġjat minn A. Għall-kampjun C, ix-xejra tkompli (ċarġ inizjali pożittiv u ċarġ finali wara t-tnixxija), iżda n-numru ta' ċarġ jiżdied wara d-degradazzjoni termali.
Wara sagħtejn ta' stress termali f'200 °C, l-imġiba tat-trab issir interessanti ħafna. Fil-kampjuni A u B, iċ-ċarġ inizjali naqas u ċ-ċarġ finali nbidel minn negattiv għal pożittiv. It-trab SS 316L kellu l-ogħla ċarġ inizjali u l-bidla fid-densità taċ-ċarġ tiegħu saret pożittiva iżda baqgħet baxxa (jiġifieri 0.033 nC/g).
Investigajna l-effett tad-degradazzjoni termali fuq l-imġiba kkombinata tat-trab tal-liga tal-aluminju (AlSi10Mg) u l-azzar inossidabbli 316L, filwaqt li t-trab oriġinali ġie analizzat wara sagħtejn f'200°C fl-arja.
L-użu ta' trabijiet f'temperaturi elevati jista' jtejjeb il-fluss tal-prodott, effett li jidher li huwa aktar importanti għal trabijiet b'erja speċifika għolja u materjali b'konduttività termali għolja. GranuDrum intuża biex jevalwa l-fluss, GranuPack intuża għall-analiżi dinamika tal-ippakkjar, u GranuCharge intuża biex janalizza t-triboelettriċità tat-trab f'kuntatt ma' pajp tal-istainless steel 316L.
Dawn ir-riżultati ġew determinati bl-użu ta' GranuPack, li wera titjib fil-koeffiċjent ta' Hausner għal kull trab (bl-eċċezzjoni tal-kampjun A, minħabba d-daqs tal-iżbalji) wara l-proċess ta' stress termali. Ma nstabet l-ebda xejra ċara għall-parametru tal-ippakkjar (n1/2) peress li xi prodotti wrew żieda fil-veloċità tal-ippakkjar filwaqt li oħrajn kellhom effett kuntrastanti (eż. Kampjuni B u C).