Мы выкарыстоўваем файлы cookie, каб палепшыць ваш вопыт.Працягваючы прагляд гэтага сайта, вы згаджаецеся з выкарыстаннем файлаў cookie.Дадатковая інфармацыя.
Адытыўная вытворчасць (AM) прадугледжвае стварэнне 3D-аб'ектаў, па адным звыштонкім слоі, што робіць яе даражэйшай за традыцыйную апрацоўку.Аднак толькі невялікая частка парашка прыварваецца да кампанента ў працэсе зборкі.Астатнія не зрастаюцца, таму іх можна выкарыстоўваць паўторна.Наадварот, калі аб'ект ствараецца класічным спосабам, для выдалення матэрыялу звычайна патрабуецца фрэзераванне і механічная апрацоўка.
Ўласцівасці парашка вызначаюць параметры машыны і павінны быць улічаны ў першую чаргу.Кошт АМ не будзе эканамічным, улічваючы, што нерасплаўлены парашок забруджаны і не падлягае перапрацоўцы.Дэградацыя парашка прыводзіць да двух з'яў: хімічнай мадыфікацыі прадукту і змянення механічных уласцівасцяў, такіх як марфалогія і размеркаванне часціц па памеры.
У першым выпадку асноўнай задачай з'яўляецца стварэнне цвёрдых структур, якія змяшчаюць чыстыя сплавы, таму трэба пазбягаць забруджвання парашка, напрыклад, аксідамі або нітрыдаў.У апошняй з'яве гэтыя параметры звязаны з цякучасцю і расцякальнасцю.Такім чынам, любое змяненне уласцівасцяў парашка можа прывесці да нераўнамернага размеркавання сродкі.
Дадзеныя з апошніх публікацый паказваюць, што класічныя расходомеры не могуць даць адэкватную інфармацыю аб размеркаванні парашка ў АМ на аснове парашковага пласта.Што датычыцца характарыстыкі сыравіны (або парашка), на рынку існуе некалькі адпаведных метадаў вымярэння, якія могуць задаволіць гэтае патрабаванне.Напружаны стан і поле парашковага патоку павінны быць аднолькавымі ў вымяральнай установцы і ў працэсе.Наяўнасць сціскальных нагрузак несумяшчальна з патокам свабоднай паверхні, які выкарыстоўваецца ў прыладах IM у тэстарах зруху і класічных реометрах.
GranuTools распрацавала працоўны працэс для характарыстыкі парашка AM.Наша галоўная мэта складаецца ў тым, каб абсталяваць кожную геаметрыю дакладным інструментам мадэлявання працэсу, і гэты працоўны працэс выкарыстоўваецца для разумення і адсочвання змены якасці парашка ў розных працэсах друку.Некалькі стандартных алюмініевых сплаваў (AlSi10Mg) былі выбраны для розных працягласцяў пры розных цеплавых нагрузках (ад 100 да 200 °C).
Тэрмічную дэградацыю можна кантраляваць, аналізуючы здольнасць парашка назапашваць электрычны зарад.Парашкі былі прааналізаваны на цякучасць (прыбор GranuDrum), кінэтыку ўпакоўкі (прыбор GranuPack) і электрастатычныя паводзіны (прыбор GranuCharge).Вымярэнні згуртаванасці і кінетыкі ўпакоўкі падыходзяць для адсочвання якасці парашка.
Парашкі, якія лёгка наносяцца, будуць мець нізкія паказчыкі згуртаванасці, у той час як парашкі з хуткай дынамікай напаўнення будуць вырабляць механічныя дэталі з меншай сітаватасцю ў параўнанні з прадуктамі, якія складаней напаўняць.
Пасля некалькіх месяцаў захоўвання ў нашай лабараторыі былі адабраны тры парашкі алюмініевага сплаву з розным размеркаваннем часціц (AlSi10Mg) і адзін узор з нержавеючай сталі 316L, якія тут называюцца ўзорамі A, B і C. Уласцівасці ўзораў могуць адрознівацца ад уласцівасцей іншых вытворцаў.Размеркаванне часціц па памеры ўзору было вымерана метадам лазернага дыфракцыйнага аналізу/ISO 13320.
Паколькі яны кантралююць параметры машыны, перш за ўсё трэба ўлічваць уласцівасці парашка, і калі нерасплаўленыя парашкі лічацца забруджанымі і не падлягаюць перапрацоўцы, то вытворчасць з дадаткамі не такая эканамічная, як можна было спадзявацца.Такім чынам, будуць даследаваны тры параметры: паток парашка, дынаміка ўпакоўкі і электрастатыка.
Расцякальнасць звязана з аднастайнасцю і «гладкасцю» пласта парашка пасля аперацыі наступнага пакрыцця.Гэта вельмі важна, паколькі на гладкіх паверхнях лягчэй друкаваць, і іх можна праверыць з дапамогай інструмента GranuDrum з вымярэннем індэкса адгезіі.
Паколькі пары з'яўляюцца слабымі месцамі ў матэрыяле, яны могуць прывесці да расколін.Дынаміка напаўнення з'яўляецца другім ключавым параметрам, паколькі парашкі хуткага напаўнення забяспечваюць нізкую сітаватасць.Такія паводзіны вымяраюцца GranuPack са значэннем n1/2.
Наяўнасць электрычных зарадаў у парашку стварае сілы згуртавання, якія прыводзяць да адукацыі агламератаў.GranuCharge вымярае здольнасць парашкоў ствараць электрастатычны зарад пры кантакце з выбранымі матэрыяламі падчас патоку.
Падчас апрацоўкі GranuCharge можа прагназаваць пагаршэнне цякучасці, напрыклад, пры фарміраванні пласта ў АМ.Такім чынам, атрыманыя вымярэнні вельмі адчувальныя да стану паверхні збожжа (акісленне, забруджванне і шурпатасць).Затым можна дакладна колькасна вызначыць старэнне адноўленага парашка (±0,5 нК).
GranuDrum - гэта запраграмаваны метад вымярэння расходу парашка, заснаваны на прынцыпе верціцца барабана.Палова ўзору парашка змяшчаецца ў гарызантальным цыліндры з празрыстымі бакавымі сценкамі.Барабан круціцца вакол сваёй восі з вуглавой хуткасцю ад 2 да 60 абаротаў у хвіліну, а ПЗС-камера робіць здымкі (ад 30 да 100 здымкаў з інтэрвалам у 1 секунду).Інтэрфейс паветра/парашок вызначаецца на кожным малюнку з дапамогай алгарытму выяўлення краёў.
Разлічыце сярэдняе становішча мяжы падзелу і ваганні вакол гэтага сярэдняга становішча.Для кожнай хуткасці кручэння вугал патоку (або «дынамічны вугал натуральнага адпачынку») αf разлічваецца з сярэдняга становішча мяжы падзелу, а дынамічны каэфіцыент згуртаванасці σf, звязаны з міжзерневай сувяззю, аналізуецца з ваганняў мяжы падзелу.
На вугал патоку ўплывае шэраг параметраў: трэнне, форма і кагезія паміж часціцамі (ван-дэр-ваальсавыя, электрастатычныя і капілярныя сілы).Кагезійныя парашкі прыводзяць да перарывістага патоку, у той час як невязкія парашкі прыводзяць да рэгулярнага патоку.Нізкія значэння кута патоку αf адпавядаюць добраму патоку.Дынамічны індэкс адгезіі, блізкі да нуля, адпавядае несвязному парашку, таму па меры павелічэння адгезіі парашка адпаведна павялічваецца індэкс адгезіі.
GranuDrum дазваляе вымераць першы кут лавіны і аэрацыю парашка падчас патоку, а таксама вымераць індэкс адгезіі σf і кут патоку αf у залежнасці ад хуткасці кручэння.
Вымярэнні GranuPack насыпной шчыльнасці, шчыльнасці націску і каэфіцыента Хаўзнера (таксама вядомыя як «выпрабаванні на націск») ідэальна падыходзяць для характарыстыкі парашка дзякуючы лёгкасці і хуткасці вымярэння.Шчыльнасць парашка і здольнасць павялічваць яго шчыльнасць з'яўляюцца важнымі параметрамі пры захоўванні, транспарціроўцы, агламерацыі і г. д. Рэкамендуемыя працэдуры выкладзены ў фармакапеі.
Гэты просты тэст мае тры асноўныя недахопы.Вымярэнне залежыць ад аператара, а спосаб напаўнення ўплывае на першапачатковы аб'ём парашка.Вымярэнне агульнага аб'ёму можа прывесці да сур'ёзных памылак у выніках.З-за прастаты эксперыменту мы не ўлічвалі дынаміку ўшчыльнення паміж пачатковым і канчатковым вымярэннямі.
Паводзіны парашка, які падаецца ў бесперапынны выхад, аналізавалі з дапамогай аўтаматызаванага абсталявання.Дакладна вымерайце каэфіцыент Хаўзнера Hr, пачатковую шчыльнасць ρ(0) і канчатковую шчыльнасць ρ(n) пасля n націсканняў.
Колькасць адводаў звычайна фіксуецца на n=500.GranuPack - гэта аўтаматызаванае ўдасканаленае вымярэнне шчыльнасці нарэзкі, заснаванае на апошніх дынамічных даследаваннях.
Можна выкарыстоўваць і іншыя індэксы, але яны тут не прадстаўлены.Парашок змяшчаецца ў металічную трубку праз строгі аўтаматызаваны працэс ініцыялізацыі.Экстрапаляцыя дынамічнага параметра n1/2 і максімальнай шчыльнасці ρ(∞) была выдалена з крывой ушчыльнення.
Лёгкі полы цыліндр размяшчаецца на верхняй частцы парашковага пласта, каб падтрымліваць узровень стыку парашок/паветра падчас ушчыльнення.Трубка, якая змяшчае ўзор парашка, падымаецца на фіксаваную вышыню ΔZ і свабодна апускаецца на вышыню, звычайна фіксаваную на ΔZ = 1 мм або ΔZ = 3 мм, якая аўтаматычна вымяраецца пасля кожнага дотыку.Па вышыні вылічыце аб’ём V палі.
Шчыльнасць - гэта стаўленне масы m да аб'ёму пласта парашка V. Маса парашка m вядомая, шчыльнасць ρ наносіцца пасля кожнага ўдару.
Каэфіцыент Хаўзнера Hr звязаны з каэфіцыентам ушчыльнення і аналізуецца ўраўненнем Hr = ρ(500) / ρ(0), дзе ρ(0) - пачатковая аб'ёмная шчыльнасць, а ρ(500) - разлічаны паток пасля 500 цыклаў.Кран шчыльнасці.Пры выкарыстанні метаду GranuPack вынікі аднаўляюцца пры выкарыстанні невялікай колькасці парашка (звычайна 35 мл).
Ўласцівасці парашка і ўласцівасці матэрыялу, з якога выраблена прылада, з'яўляюцца ключавымі параметрамі.Падчас патоку ўнутры парашка ўтвараюцца электрастатычныя зарады з-за трыбаэлектрычнага эфекту, які заключаецца ў абмене зарадамі пры кантакце двух цвёрдых тэл.
Калі парашок цячэ ўнутры прылады, на кантакце паміж часціцамі і на кантакце паміж часціцамі і прыладай узнікае трыбаэлектрычны эфект.
Пры кантакце з абраным матэрыялам GranuCharge аўтаматычна вымярае колькасць электрастатычнага зарада, які ўтвараецца ўнутры парашка падчас патоку.Узор парашка цячэ ўнутр вібрацыйнай V-вобразнай трубкі і трапляе ў кубак Фарадэя, злучаны з электраметрам, які вымярае зарад, які набываецца, калі парашок рухаецца ўнутры V-вобразнай трубкі.Для атрымання аднаўляльных вынікаў часта выкарыстоўвайце верціцца або вібруе прыладу для падачы V-вобразных трубак.
Трыбаэлектрычны эфект прымушае адзін аб'ект набіраць электроны на сваёй паверхні і, такім чынам, зараджацца адмоўна, а іншы аб'ект губляе электроны і, такім чынам, зараджаецца станоўча.Некаторыя матэрыялы лягчэй атрымліваюць электроны, чым іншыя, і, такім жа чынам, іншыя матэрыялы лягчэй губляюць электроны.
Які матэрыял становіцца адмоўным, а які - станоўчым, залежыць ад адноснай схільнасці задзейнічаных матэрыялаў атрымліваць або губляць электроны.Каб прадставіць гэтыя тэндэнцыі, была распрацавана трыбаэлектрычная серыя, паказаная ў табліцы 1.Матэрыялы з станоўчай тэндэнцыяй зарада і іншыя з адмоўнай тэндэнцыяй зарада пералічаны, а матэрыяльныя метады, якія не паказваюць якой-небудзь паводніцкай тэндэнцыі, пералічаны ў сярэдзіне табліцы.
З іншага боку, табліца змяшчае толькі інфармацыю аб тэндэнцыях у паводзінах матэрыялаў пры зарадцы, таму GranuCharge быў створаны, каб забяспечыць дакладныя лікавыя значэнні паводзін парашкоў пры зарадцы.
Для аналізу тэрмічнага раскладання было праведзена некалькі эксперыментаў.Узоры былі змешчаны пры 200 ° C на адну-дзве гадзіны.Затым парашок неадкладна аналізуецца з дапамогай GranuDrum (гарачая назва).Затым парашок змяшчалі ў кантэйнер да дасягнення тэмпературы навакольнага асяроддзя, а затым аналізавалі з дапамогай GranuDrum, GranuPack і GranuCharge (г.зн. «халодным»).
Сырыя ўзоры былі прааналізаваны з дапамогай GranuPack, GranuDrum і GranuCharge пры той жа вільготнасці/тэмпературы ў памяшканні (г.зн. 35,0 ± 1,5% адноснай вільготнасці і тэмпературы 21,0 ± 1,0 °C).
Індэкс згуртаванасці разлічвае цякучасць парашкоў і карэлюе са зменамі ў становішчы мяжы падзелу (парашок/паветра), якая складаецца толькі з трох кантактных сіл (ван-дэр-ваальсавых, капілярных і электрастатычных сіл).Перад эксперыментам рэгістравалі адносную вільготнасць паветра (RH, %) і тэмпературу (°C).Затым парашок насыпалі ў барабан, і эксперымент пачаўся.
З улікам тыксатропных параметраў мы прыйшлі да высновы, што гэтыя прадукты не схільныя агламерацыі.Цікава, што цеплавое напружанне змяніла реологіческіх паводзіны парашкоў узораў A і B ад патаўшчэння пры зруху да разрэджвання пры зруху.З іншага боку, на ўзоры C і SS 316L не ўплывала тэмпература і было выяўлена толькі патаўшчэнне пры зруху.Кожны парашок меў лепшую расцякальнасць (г.зн. больш нізкі індэкс згуртаванасці) пасля награвання і астуджэння.
Тэмпературны эфект таксама залежыць ад канкрэтнай плошчы часціц.Чым вышэй цеплаправоднасць матэрыялу, тым большы ўплыў на тэмпературу (г.зн. ???225°?=250?.?-1.?-1) і ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Чым меншая часціца, тым большы ўплыў тэмпературы.Парашкі алюмініевага сплаву выдатна падыходзяць для прымянення пры высокіх тэмпературах дзякуючы іх падвышанай расцякальнасці, і нават астуджаныя ўзоры дасягаюць лепшай цякучасці, чым арыгінальныя парашкі.
Для кожнага эксперыменту GranuPack маса парашка рэгістравалася перад кожным эксперыментам, і ўзор быў удараны 500 разоў з частатой удару 1 Гц са свабодным падзеннем 1 мм у вымяральнай ячэйцы (энергія ўдару ∝).Узор размяркоўваецца ў вымяральную ячэйку ў адпаведнасці з незалежнымі ад карыстальніка інструкцыямі праграмнага забеспячэння.Затым вымярэння паўтаралі двойчы для ацэнкі ўзнаўляльнасці і даследавалі сярэдняе значэнне і стандартнае адхіленне.
Пасля завяршэння аналізу GranuPack пачатковая аб'ёмная шчыльнасць (ρ(0)), канчатковая аб'ёмная шчыльнасць (пры некалькіх націсках, n = 500, г.зн. ρ(500)), стаўленне Хаўзнера/індэкс Карра (Hr/Cr) і два рэгістрацыйныя параметры (n1/2 і τ), звязаныя з кінэтыкай ушчыльнення.Таксама паказана аптымальная шчыльнасць ρ(∞) (гл. Дадатак 1).Табліца ніжэй рэструктуруе эксперыментальныя дадзеныя.
Малюнкі 6 і 7 паказваюць агульную крывую ўшчыльнення (аб'ёмная шчыльнасць у залежнасці ад колькасці ўдараў) і стаўленне параметраў n1/2/Хаўзнера.Слупкі памылак, разлічаныя з выкарыстаннем сярэдняга значэння, паказаны на кожнай крывой, а стандартныя адхіленні былі разлічаны шляхам праверкі паўтаральнасці.
Прадукт з нержавеючай сталі 316L быў самым цяжкім прадуктам (ρ(0) = 4,554 г/мл).З пункту гледжання шчыльнасці націску, SS 316L застаецца самым цяжкім парашком (ρ(n) = 5,044 г/мл), за ім ідзе ўзор A (ρ(n) = 1,668 г/мл), за ім ідзе ўзор B (ρ(n) = 1,668 г/мл)./мл) (n) = 1,645 г/мл).Узор C быў самым нізкім (ρ(n) = 1,581 г/мл).Па насыпной шчыльнасці зыходнага парашка мы бачым, што ўзор А з'яўляецца самым лёгкім, а з улікам хібнасці (1,380 г / мл) ўзоры В і С маюць прыкладна аднолькавае значэнне.
Калі парашок награваецца, яго каэфіцыент Хаўзнера памяншаецца, і гэта адбываецца толькі з узорамі B, C і SS 316L.Для ўзору А гэта было немагчыма выканаць з-за памеру палос памылак.Для n1/2 параметрычнае падкрэсліванне трэнду больш складанае.Для ўзору A і SS 316L значэнне n1/2 знізілася праз 2 гадзіны пры 200 ° C, у той час як для парашкоў B і C яно павялічылася пасля тэрмічнай нагрузкі.
Для кожнага эксперыменту GranuCharge выкарыстоўваўся вібрацыйны фідэр (гл. малюнак 8).Выкарыстоўвайце трубкі з нержавеючай сталі 316L.Вымярэння паўтаралі 3 разы для ацэнкі ўзнаўляльнасці.Вага прадукту, які выкарыстоўваўся для кожнага вымярэння, складала прыблізна 40 мл, і пасля вымярэння парашок не быў знойдзены.
Перад эксперыментам рэгістравалі масу парашка (т.пл., г), адносную вільготнасць паветра (RH, %) і тэмпературу (°C).У пачатку тэсту шчыльнасць зарада першаснага парашка (q0 у мкКл/кг) вымяралася шляхам змяшчэння парашка ў кубак Фарадэя.Нарэшце, была зафіксавана маса парашка і канчатковая шчыльнасць зарада (qf, мкКл/кг) і Δq (Δq = qf – q0) у канцы эксперыменту былі разлічаны.
Неапрацаваныя даныя GranuCharge паказаны ў табліцы 2 і на малюнку 9 (σ - стандартнае адхіленне, разлічанае з вынікаў тэсту на ўзнаўляльнасць), а вынікі паказаны ў выглядзе гістаграмы (паказаны толькі q0 і Δq).SS 316L мае самы нізкі пачатковы зарад;гэта можа быць звязана з тым, што гэты прадукт мае самы высокі PSD.Калі справа даходзіць да першапачатковай загрузкі парашка першаснага алюмініевага сплаву, нельга зрабіць ніякіх высноў з-за памеру памылак.
Пасля кантакту з трубой з нержавеючай сталі 316L узор A атрымаў найменшую колькасць зарада, у той час як парашкі B і C паказалі падобную тэндэнцыю, калі парашок SS 316L расціралі аб SS 316L, была выяўлена шчыльнасць зарада, блізкая да 0 (гл. трыбаэлектрычныя серыі).Прадукт B па-ранейшаму больш зараджаны, чым A. Для ўзору C тэндэнцыя захоўваецца (станоўчы пачатковы зарад і канчатковы зарад пасля ўцечкі), але колькасць зарадаў павялічваецца пасля тэрмічнай дэградацыі.
Пасля 2 гадзін тэрмічнага напружання пры 200 °C паводзіны парашка становяцца вельмі цікавымі.Ва ўзорах А і В пачатковы зарад паменшыўся, а канчатковы зарад зрушыўся з адмоўнага на станоўчы.Парашок SS 316L меў самы высокі першапачатковы зарад, і яго змяненне шчыльнасці зарада стала станоўчым, але засталося нізкім (г.зн. 0,033 нКл/г).
Мы даследавалі ўплыў тэрмічнай дэградацыі на сумесныя паводзіны алюмініевага сплаву (AlSi10Mg) і парашкоў з нержавеючай сталі 316L, у той час як зыходныя парашкі аналізавалі праз 2 гадзіны пры 200°C на паветры.
Выкарыстанне парашкоў пры павышаных тэмпературах можа палепшыць цякучасць прадукту, эфект, які, здаецца, больш важны для парашкоў з высокай удзельнай плошчай і матэрыялаў з высокай цеплаправоднасцю.GranuDrum выкарыстоўваўся для ацэнкі патоку, GranuPack выкарыстоўваўся для дынамічнага аналізу ўпакоўкі, а GranuCharge выкарыстоўваўся для аналізу трыбаэлектрычнасці парашка ў кантакце з трубой з нержавеючай сталі 316L.
Гэтыя вынікі былі вызначаны з дапамогай GranuPack, які паказаў паляпшэнне каэфіцыента Хаўзнера для кожнага парашка (за выключэннем узору А, з-за памеру памылак) пасля працэсу тэрмічнага напружання.Выразнай тэндэнцыі для параметру ўпакоўкі (n1/2) не выяўлена, паколькі некаторыя прадукты паказалі павелічэнне хуткасці ўпакоўкі, а іншыя мелі кантрасны эфект (напрыклад, узоры B і C).