Təcrübənizi təkmilləşdirmək üçün kukilərdən istifadə edirik. Bu sayta baxmağa davam etməklə, siz kukilərdən istifadəmizə razılıq verirsiniz. Əlavə məlumat.
Əlavə istehsal (Əİ), bir dəfəyə bir ultra nazik təbəqədən ibarət 3D obyektlərin yaradılmasını əhatə edir ki, bu da onu ənənəvi emaldan daha bahalı edir. Bununla belə, yığma prosesi zamanı tozun yalnız kiçik bir hissəsi komponentə qaynaqlanır. Qalanları ərimir, ona görə də onlar təkrar istifadə edilə bilər. Əksinə, əgər obyekt klassik şəkildə yaradılıbsa, adətən materialı çıxarmaq üçün freze və emal tələb olunur.
Tozun xüsusiyyətləri maşının parametrlərini müəyyən edir və ilk növbədə nəzərə alınmalıdır. Əridilməmiş tozun çirkləndiyi və təkrar emal edilə bilmədiyi üçün AM-nin dəyəri iqtisadi cəhətdən sərfəli olmazdı. Tozun parçalanması iki fenomenə səbəb olur: məhsulun kimyəvi modifikasiyası və morfologiya və hissəcik ölçüsünün paylanması kimi mexaniki xüsusiyyətlərdə dəyişikliklər.
Birinci halda, əsas vəzifə təmiz ərintilərdən ibarət bərk strukturlar yaratmaqdır, buna görə də tozun çirklənməsinin, məsələn, oksidlər və ya nitridlərlə qarşısını almalıyıq. Sonuncu fenomendə bu parametrlər axıcılıq və yayılma qabiliyyəti ilə əlaqələndirilir. Buna görə də, tozun xüsusiyyətlərindəki hər hansı bir dəyişiklik məhsulun qeyri-bərabər paylanmasına səbəb ola bilər.
Son nəşrlərdən əldə edilən məlumatlar göstərir ki, klassik axınölçənlər toz yatağına əsasən AM-də tozun paylanması haqqında kifayət qədər məlumat verə bilmir. Xammalın (və ya tozun) xarakteristikasına gəldikdə, bazarda bu tələbi ödəyə biləcək bir neçə müvafiq ölçmə metodu mövcuddur. Gərginlik vəziyyəti və toz axın sahəsi ölçmə qurğusunda və prosesdə eyni olmalıdır. Sıxılma yüklərinin olması kəsmə test cihazlarında və klassik reometrlərdə IM cihazlarında istifadə olunan sərbəst səth axını ilə uyğun gəlmir.
GranuTools, AM tozunu xarakterizə etmək üçün iş axını hazırlamışdır. Əsas məqsədimiz hər bir həndəsəni dəqiq bir proses simulyasiya aləti ilə təchiz etməkdir və bu iş axını müxtəlif çap proseslərində toz keyfiyyətinin təkamülünü anlamaq və izləmək üçün istifadə olunur. Müxtəlif istilik yüklərində (100-dən 200 °C-yə qədər) müxtəlif müddətlər üçün bir neçə standart alüminium ərintiləri (AlSi10Mg) seçilmişdir.
Termik parçalanma tozun elektrik yükü toplama qabiliyyətini təhlil etməklə idarə oluna bilər. Tozlar axıcılıq (GranuDrum cihazı), qablaşdırma kinetikası (GranuPack cihazı) və elektrostatik davranış (GranuCharge cihazı) baxımından təhlil edilmişdir. Koheziya və qablaşdırma kinetikası ölçmələri tozun keyfiyyətini izləmək üçün uyğundur.
Tətbiqi asan tozlar aşağı yapışma indeksləri göstərəcək, sürətli doldurma dinamikasına malik tozlar isə daha çətin doldurulan məhsullarla müqayisədə daha aşağı məsaməli mexaniki hissələr istehsal edəcək.
Laboratoriyamızda bir neçə ay saxlanıldıqdan sonra, müxtəlif hissəcik ölçüsü paylanmasına malik üç alüminium ərinti tozu (AlSi10Mg) və burada A, B və C nümunələri adlandırılan bir 316L paslanmayan polad nümunəsi seçildi. Nümunələrin xüsusiyyətləri digər istehsalçılardan fərqlənə bilər. Nümunə hissəcik ölçüsü paylanması lazer difraksiya analizi/ISO 13320 ilə ölçüldü.
Maşının parametrlərini idarə etdikləri üçün əvvəlcə tozun xüsusiyyətləri nəzərə alınmalıdır və əridilməmiş tozlar çirklənmiş və təkrar emal olunmaz hesab olunursa, aşqar istehsalı ümid edilən qədər iqtisadi deyil. Buna görə də üç parametr araşdırılacaq: toz axını, qablaşdırma dinamikası və elektrostatika.
Yayılma qabiliyyəti, təkrar örtük əməliyyatından sonra toz təbəqəsinin vahidliyi və "hamarlığı" ilə əlaqədardır. Bu, çox vacibdir, çünki hamar səthlər çap etmək daha asandır və yapışma indeksi ölçmə cihazı ilə GranuDrum aləti ilə yoxlanıla bilər.
Məsamələr materialda zəif nöqtələr olduğundan, çatlara səbəb ola bilər. Sürətli doldurma tozları aşağı məsaməlilik təmin etdiyindən, doldurma dinamikası ikinci əsas parametrdir. Bu davranış n1/2 dəyəri ilə GranuPack ilə ölçülür.
Tozda elektrik yüklərinin olması aqlomeratların əmələ gəlməsinə səbəb olan koheziya qüvvələri yaradır. GranuCharge, tozların axın zamanı seçilmiş materiallarla təmasda olduqda elektrostatik yük yaratmaq qabiliyyətini ölçür.
Emal zamanı GranuCharge, məsələn, AM-də təbəqə əmələ gətirərkən axının pisləşməsini proqnozlaşdıra bilər. Beləliklə, əldə edilən ölçmələr dənə səthinin vəziyyətinə (oksidləşmə, çirklənmə və pürüzlülük) çox həssasdır. Bərpa olunmuş tozun yaşlanması daha sonra dəqiq şəkildə ölçülə bilər (±0,5 nC).
GranuDrum, fırlanan baraban prinsipinə əsaslanan proqramlaşdırılmış toz axını ölçmə metodudur. Toz nümunəsinin yarısı şəffaf yan divarları olan üfüqi silindrdə yerləşir. Baraban öz oxu ətrafında 2 ilə 60 dövr/dəq bucaq sürəti ilə fırlanır və CCD kamera şəkillər çəkir (1 saniyəlik intervallarla 30-dan 100-ə qədər şəkil). Hava/toz interfeysi hər bir görüntüdə kənar aşkarlama alqoritmi istifadə edilərək müəyyən edilir.
Sərhədin orta mövqeyini və bu orta mövqe ətrafındakı rəqsləri hesablayın. Hər fırlanma sürəti üçün axın bucağı (və ya "dinamik sakitlik bucağı") αf orta səth mövqeyindən hesablanır və dənəvərlərarası rabitə ilə əlaqəli dinamik koheziya əmsalı σf səth dalğalanmalarından təhlil edilir.
Axın bucağına bir sıra parametrlər təsir göstərir: sürtünmə, forma və hissəciklər arasındakı birləşmə (van der Waals, elektrostatik və kapilyar qüvvələr). Birləşdirici tozlar fasiləli axına, özlü olmayan tozlar isə müntəzəm axına səbəb olur. Axın bucağının αf aşağı dəyərləri yaxşı axına uyğundur. Sıfıra yaxın dinamik yapışma indeksi birləşdirici olmayan toza uyğundur, buna görə də tozun yapışması artdıqca yapışma indeksi də müvafiq olaraq artır.
GranuDrum, uçqunun ilk bucağını və axın zamanı tozun havalandırılmasını ölçməyə, eləcə də fırlanma sürətindən asılı olaraq yapışma indeksi σf və axın bucağı αf-ı ölçməyə imkan verir.
GranuPack-ın həcm sıxlığı, toxunma sıxlığı və Hausner nisbəti ölçmələri (həmçinin "toxunma testləri" kimi tanınır) ölçmə asanlığı və sürətinə görə tozun xarakteristikası üçün idealdır. Tozun sıxlığı və onun sıxlığını artırmaq qabiliyyəti saxlama, daşınma, aqlomerasiya və s. zamanı vacib parametrlərdir. Tövsiyə olunan prosedurlar Farmakopeya sənədində təsvir edilmişdir.
Bu sadə testin üç əsas çatışmazlığı var. Ölçmə operatordan asılıdır və doldurma üsulu tozun ilkin həcminə təsir göstərir. Ümumi həcmin ölçülməsi nəticələrdə ciddi səhvlərə səbəb ola bilər. Təcrübənin sadəliyinə görə, ilkin və son ölçmələr arasındakı sıxılma dinamikasını nəzərə almadıq.
Fasiləsiz çıxışa verilən tozun davranışı avtomatlaşdırılmış avadanlıqdan istifadə etməklə təhlil edilmişdir. n klikdən sonra Hausner əmsalını Hr, ilkin sıxlığı ρ(0) və son sıxlığı ρ(n) dəqiq ölçün.
Toxunmaların sayı adətən n=500 olaraq sabitlənir. GranuPack, son dinamik tədqiqatlara əsaslanan avtomatlaşdırılmış və qabaqcıl toxunma sıxlığı ölçməsidir.
Digər indekslərdən istifadə etmək olar, lakin onlar burada verilmir. Toz ciddi avtomatlaşdırılmış başlanğıc prosesi vasitəsilə metal boruya yerləşdirilir. Dinamik parametr n1/2 və maksimum sıxlıq ρ(∞)-nin ekstrapolyasiyası sıxılma əyrisindən çıxarılıb.
Sıxılma zamanı toz/hava sərhədini səviyyədə saxlamaq üçün toz yatağının üstündə yüngül içiboş silindr yerləşdirilir. Toz nümunəsi olan boru sabit ΔZ hündürlüyə qalxır və adətən sabit ΔZ = 1 mm və ya ΔZ = 3 mm hündürlükdə sərbəst şəkildə düşür ki, bu da hər toxunuşdan sonra avtomatik olaraq ölçülür. Hündürlükdən yığının həcmi V-ni hesablayın.
Sıxlıq, m kütləsinin toz təbəqəsinin həcminə V nisbətidir. m tozunun kütləsi məlumdur, sıxlıq ρ hər zərbədən sonra tətbiq olunur.
Hausner əmsalı Hr sıxılma əmsalı ilə əlaqədardır və Hr = ρ(500) / ρ(0) tənliyi ilə təhlil edilir, burada ρ(0) ilkin həcm sıxlığı, ρ(500) isə 500 dövrdən sonra hesablanmış axındır. Sıxlıq kranı. GranuPack metodundan istifadə edərkən nəticələr az miqdarda toz (adətən 35 ml) istifadə etməklə təkrarlana bilər.
Tozun xüsusiyyətləri və cihazın hazırlandığı materialın xüsusiyyətləri əsas parametrlərdir. Axın zamanı iki bərk cisim təmasda olduqda yük mübadiləsi olan triboelektrik effekt səbəbindən tozun içərisində elektrostatik yüklər yaranır.
Toz cihazın içərisinə axdıqda, hissəciklər arasındakı təmasda və hissəciklərlə cihaz arasındakı təmasda triboelektrik effekt yaranır.
Seçilmiş materialla təmasda olduqda, GranuCharge axın zamanı tozun içərisində yaranan elektrostatik yükün miqdarını avtomatik olaraq ölçür. Toz nümunəsi titrəyən V-boru içərisində axır və tozun V-boru daxilində hərəkəti zamanı əldə edilən yükü ölçən bir elektrometrə qoşulmuş Faraday fincanına düşür. Təkrarlana bilən nəticələr üçün V-boruları tez-tez qidalandırmaq üçün fırlanan və ya titrəyən cihazdan istifadə edin.
Triboelektrik effekt bir cismin səthində elektron qazanmasına və beləliklə mənfi yüklənməsinə, digər cismin isə elektron itirməsinə və beləliklə müsbət yüklənməsinə səbəb olur. Bəzi materiallar digərlərindən daha asan elektron qazanır və oxşar şəkildə, digər materiallar da elektronlarını daha asan itirir.
Hansı materialın mənfi, hansının müsbət olması, iştirak edən materialların elektron qazanma və ya itirmə meylindən asılıdır. Bu tendensiyaları təmsil etmək üçün Cədvəl 1-də göstərilən triboelektrik seriyalar hazırlanmışdır. Müsbət yük trendi olan materiallar və mənfi yük trendi olan digər materiallar sadalanmışdır və heç bir davranış trendi göstərməyən material metodları cədvəlin ortasında verilmişdir.
Digər tərəfdən, cədvəl yalnız materialların doldurma davranışındakı tendensiyalar haqqında məlumat verir, buna görə də GranuCharge tozların doldurma davranışı üçün dəqiq ədədi dəyərlər təmin etmək üçün yaradılmışdır.
Termik parçalanmanı təhlil etmək üçün bir neçə təcrübə aparılmışdır. Nümunələr bir-iki saat ərzində 200°C-də yerləşdirilmişdir. Daha sonra toz dərhal GranuDrum (isti adı) ilə təhlil edilmişdir. Daha sonra toz ətraf mühit temperaturuna çatana qədər bir qaba yerləşdirilmiş və sonra GranuDrum, GranuPack və GranuCharge (yəni "soyuq") istifadə edilərək təhlil edilmişdir.
Xam nümunələr GranuPack, GranuDrum və GranuCharge istifadə edilərək eyni otaq rütubətində/temperaturunda (yəni 35.0 ± 1.5% nisbi rütubət və 21.0 ± 1.0 °C temperaturda) təhlil edilmişdir.
Koheziya indeksi tozların axıcılığını hesablayır və yalnız üç təmas qüvvəsindən (van der Waals, kapilyar və elektrostatik qüvvələr) ibarət olan səthin mövqeyindəki dəyişikliklərlə (toz/hava) korrelyasiya edir. Təcrübədən əvvəl nisbi hava rütubəti (RH, %) və temperatur (°C) qeydə alınıb. Daha sonra toz barabana tökülüb və təcrübə başlayıb.
Tiksotrop parametrləri nəzərə aldıqda bu məhsulların aqlomerasiyaya həssas olmadığı qənaətinə gəldik. Maraqlıdır ki, istilik gərginliyi A və B nümunələrinin tozlarının reoloji davranışını kəsmə qalınlaşmasından kəsmə incəlməsinə dəyişdi. Digər tərəfdən, C və SS 316L nümunələri temperaturdan təsirlənmədi və yalnız kəsmə qalınlaşması göstərdi. Hər bir toz qızdırıldıqdan və soyuduqdan sonra daha yaxşı yayılma qabiliyyətinə (yəni daha aşağı koheziya indeksinə) malik idi.
Temperatur effekti həmçinin hissəciklərin spesifik sahəsindən də asılıdır. Materialın istilik keçiriciliyi nə qədər yüksəkdirsə, temperatura təsiri bir o qədər böyükdür (yəni ???225°?=250??-1.?-1) və ???316?. 225°?=19??-1.?-1). Zərrəcik nə qədər kiçikdirsə, temperaturun təsiri bir o qədər böyükdür. Alüminium ərinti tozları artan yayılma qabiliyyətinə görə yüksək temperatur tətbiqləri üçün əladır və hətta soyudulmuş nümunələr də orijinal tozlardan daha yaxşı axıcılıq əldə edir.
Hər bir GranuPack təcrübəsi üçün tozun kütləsi hər təcrübədən əvvəl qeydə alınıb və nümunəyə 1 Hz zərbə tezliyi ilə 500 dəfə zərbə vurulub və ölçmə kamerasında 1 mm sərbəst düşmə baş verib (zərbə enerjisi ∝). Nümunə istifadəçidən asılı olmayan proqram təminatı təlimatlarına uyğun olaraq ölçmə kamerasına paylanıb. Daha sonra təkrarlana bilmə qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün ölçmələr iki dəfə təkrarlanıb və orta və standart sapma araşdırılıb.
GranuPack təhlili başa çatdıqdan sonra, sıxılma kinetikası ilə əlaqəli ilkin kütlə sıxlığı (ρ(0)), son kütlə sıxlığı (çoxlu toxunuşlarda, n = 500, yəni ρ(500)), Hausner nisbəti/Carr indeksi (Hr/Cr) və iki qeydiyyat parametri (n1/2 və τ). Optimal sıxlıq ρ(∞) da göstərilir (Əlavə 1-ə baxın). Aşağıdakı cədvəl eksperimental məlumatları yenidən strukturlaşdırır.
Şəkil 6 və 7-də ümumi sıxılma əyrisi (toplu sıxlıq və təsirlərin sayı) və n1/2/Hausner parametr nisbəti göstərilir. Hər əyridə orta qiymətdən istifadə edərək hesablanmış xəta zolaqları göstərilir və standart sapmalar təkrarlanma testi ilə hesablanır.
316L paslanmayan polad məhsulu ən ağır məhsul idi (ρ(0) = 4.554 q/ml). Toz sıxlığı baxımından SS 316L ən ağır toz olaraq qalır (ρ(n) = 5.044 q/ml), ardınca A Nümunəsi (ρ(n) = 1.668 q/ml), ardınca B Nümunəsi (ρ(n) = 1.668 q/ml). /ml) (n) = 1.645 q/ml). Nümunə C ən aşağı idi (ρ(n) = 1.581 q/ml). İlkin tozun həcm sıxlığına görə, A nümunəsinin ən yüngül olduğunu görürük və səhvləri (1.380 q/ml) nəzərə alsaq, B və C nümunələri təxminən eyni dəyərə malikdir.
Toz qızdırıldıqca onun Hausner nisbəti azalır və bu, yalnız B, C və SS 316L nümunələrində baş verir. A nümunəsi üçün xəta zolaqlarının ölçüsünə görə bunu yerinə yetirmək mümkün olmadı. n1/2 üçün parametrik trend alt xətti daha mürəkkəbdir. A və SS 316L nümunələri üçün n1/2 dəyəri 200°C-də 2 saatdan sonra azalmış, B və C tozları üçün isə istilik yüklənməsindən sonra artmışdır.
Hər GranuCharge təcrübəsi üçün titrəmə qidalandırıcısından istifadə edilmişdir (Şəkil 8-ə baxın). 316L paslanmayan polad borudan istifadə edin. Təkrarlana bilmə qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün ölçmələr 3 dəfə təkrarlandı. Hər ölçmə üçün istifadə edilən məhsulun çəkisi təxminən 40 ml idi və ölçmədən sonra heç bir toz əmələ gəlmədi.
Təcrübədən əvvəl tozun çəkisi (mp, g), nisbi hava rütubəti (RH, %) və temperatur (°C) qeydə alınıb. Sınağın əvvəlində, toz Faraday stəkanına qoyularaq ilkin tozun yük sıxlığı (q0 µC/kq) ölçülüb. Nəhayət, toz kütləsi sabitlənib və təcrübənin sonunda son yük sıxlığı (qf, µC/kq) və Δq (Δq = qf – q0) hesablanıb.
Xam GranuCharge məlumatları Cədvəl 2 və Şəkil 9-da göstərilmişdir (σ təkrarlanma testinin nəticələrindən hesablanmış standart sapmadır) və nəticələr histoqram şəklində göstərilir (yalnız q0 və Δq göstərilir). SS 316L ən aşağı ilkin yükə malikdir; bu, bu məhsulun ən yüksək PSD-yə malik olması ilə bağlı ola bilər. İlkin alüminium ərinti tozunun ilkin yüklənməsinə gəldikdə, səhvlərin ölçüsünə görə heç bir nəticə çıxarmaq mümkün deyil.
316L paslanmayan polad boru ilə təmasdan sonra A nümunəsi ən az yük aldı, B və C tozları isə oxşar bir tendensiya göstərdi, əgər SS 316L tozu SS 316L-ə sürtülərsə, 0-a yaxın yük sıxlığı tapıldı (triboelektrik seriyasına baxın). B məhsulu hələ də A-dan daha çox yüklüdür. C nümunəsi üçün tendensiya davam edir (sızmadan sonra müsbət ilkin yük və son yük), lakin istilik parçalanmasından sonra yüklərin sayı artır.
200 °C-də 2 saatlıq istilik gərginliyindən sonra tozun davranışı çox maraqlı olur. A və B nümunələrində ilkin yük azalmış və son yük mənfidən müsbətə doğru dəyişmişdir. SS 316L tozu ən yüksək ilkin yükə malik idi və yük sıxlığının dəyişməsi müsbət oldu, lakin aşağı qaldı (yəni 0,033 nC/g).
Alüminium ərintisinin (AlSi10Mg) və 316L paslanmayan polad tozlarının birləşmiş davranışına termal parçalanmanın təsirini araşdırdıq, orijinal tozlar isə 200°C-də havada 2 saat saxlanıldıqdan sonra təhlil edildi.
Tozların yüksək temperaturda istifadəsi məhsulun axıcılığını yaxşılaşdıra bilər ki, bu da yüksək xüsusi sahəyə malik tozlar və yüksək istilik keçiriciliyinə malik materiallar üçün daha vacib görünür. Axını qiymətləndirmək üçün GranuDrum, dinamik qablaşdırma təhlili üçün GranuPack və 316L paslanmayan polad boru ilə təmasda olan tozun triboelektrikliyini təhlil etmək üçün GranuCharge istifadə edilmişdir.
Bu nəticələr GranuPack istifadə edilərək müəyyən edilmişdir ki, bu da istilik gərginliyi prosesindən sonra hər bir toz üçün Hausner əmsalında (səhvlərin ölçüsünə görə A nümunəsi istisna olmaqla) yaxşılaşma göstərmişdir. Bəzi məhsullar qablaşdırma sürətində artım göstərdiyindən, digərləri isə kontrast təsir göstərdiyindən (məsələn, B və C nümunələri) qablaşdırma parametri (n1/2) üçün aydın bir trend tapılmadı.