Mogamit mig cookies aron mapaayo ang imong kasinatian. Pinaagi sa pagpadayon sa pag-browse niini nga site, miuyon ka sa among paggamit sa cookies. Dugang nga Impormasyon.
Ang additive manufacturing (AM) naglambigit sa paghimo og 3D nga mga butang, usa ka nipis kaayo nga layer matag higayon, nga naghimo niini nga mas mahal kaysa tradisyonal nga pagproseso. Bisan pa, gamay ra nga bahin sa pulbos ang gi-welding sa component atol sa proseso sa pag-assemble. Ang nahabilin dili mo-fuse, busa mahimo kini nga magamit pag-usab. Sa kasukwahi, kung ang butang gihimo sa klasikal nga paagi, kasagaran kini nanginahanglan og paggaling ug makina aron makuha ang materyal.
Ang mga kinaiya sa pulbos mao ang nagtino sa mga parametro sa makina ug kinahanglan nga tagdon una sa tanan. Ang gasto sa AM dili ekonomikanhon tungod kay ang wala matunaw nga pulbos kontaminado ug dili ma-recycle. Ang pagkadaot sa pulbos moresulta sa duha ka panghitabo: kemikal nga pagbag-o sa produkto ug mga pagbag-o sa mekanikal nga mga kinaiya sama sa morpolohiya ug distribusyon sa gidak-on sa partikulo.
Sa unang kaso, ang pangunang buluhaton mao ang paghimo og solidong mga istruktura nga adunay purong mga haluang metal, busa kinahanglan natong likayan ang kontaminasyon sa pulbos, pananglitan, sa mga oxide o nitride. Sa ulahi nga panghitabo, kini nga mga parametro nalangkit sa fluidity ug spreadability. Busa, ang bisan unsang pagbag-o sa mga kabtangan sa pulbos mahimong mosangpot sa dili parehas nga pag-apod-apod sa produkto.
Ang datos gikan sa bag-ong mga publikasyon nagpakita nga ang mga klasikal nga flowmeter dili makahatag og igong impormasyon bahin sa pag-apod-apod sa pulbos sa AM base sa powder bed. Mahitungod sa pag-ila sa hilaw nga materyal (o pulbos), adunay daghang may kalabutan nga mga pamaagi sa pagsukod sa merkado nga makatagbaw niini nga kinahanglanon. Ang stress state ug ang powder flow field kinahanglan nga parehas sa pagsukod setup ug sa proseso. Ang presensya sa compressive loads dili compatible sa free surface flow nga gigamit sa mga IM device sa shear testers ug classical rheometers.
Ang GranuTools nakaugmad og usa ka workflow para sa pag-ila sa AM powder. Ang among pangunang tumong mao ang pagsangkap sa matag geometry og tukma nga process simulation tool, ug kini nga workflow gigamit aron masabtan ug masubay ang ebolusyon sa kalidad sa powder sa lain-laing mga proseso sa pag-imprinta. Daghang standard nga aluminum alloys (AlSi10Mg) ang gipili para sa lain-laing mga gidugayon sa lain-laing mga thermal load (gikan sa 100 ngadto sa 200 °C).
Ang thermal degradation makontrol pinaagi sa pag-analisar sa abilidad sa pulbos sa pagtigom og electrical charge. Ang mga pulbos gisusi alang sa flowability (GranuDrum instrument), packing kinetics (GranuPack instrument) ug electrostatic behavior (GranuCharge instrument). Ang mga sukod sa cohesion ug packing kinetics angay alang sa pagsubay sa kalidad sa pulbos.
Ang mga pulbos nga dali gamiton magpakita og ubos nga cohesion index, samtang ang mga pulbos nga adunay paspas nga filling dynamics makamugna og mga mekanikal nga piyesa nga adunay mas ubos nga porosity kon itandi sa mas lisod pun-on nga mga produkto.
Human sa pipila ka bulan nga pagtipig sa among laboratoryo, tulo ka aluminum alloy powders nga adunay lain-laing distribusyon sa gidak-on sa partikulo (AlSi10Mg) ug usa ka 316L stainless steel sample ang napili, nga gitawag dinhi nga mga sample A, B ug C. Ang mga kabtangan sa mga sample mahimong lahi sa ubang mga tiggama. Ang distribusyon sa gidak-on sa partikulo sa sample gisukod pinaagi sa laser diffraction analysis/ISO 13320.
Tungod kay sila ang nagkontrol sa mga parametro sa makina, ang mga kabtangan sa pulbos kinahanglan una nga tagdon, ug kung ang wala matunaw nga mga pulbos giisip nga kontaminado ug dili ma-recycle, nan ang additive manufacturing dili sama ka ekonomikanhon sa gilauman. Busa, tulo ka mga parametro ang imbestigahan: ang pag-agos sa pulbos, packing dynamics ug electrostatics.
Ang pagka-spreadability nalambigit sa pagkaparehas ug "kahapsay" sa powder layer human sa recoating operation. Kini importante kaayo kay ang hamis nga mga nawong mas sayon ​​i-print ug masusi gamit ang GranuDrum tool nga may adhesion index measurement.
Tungod kay ang mga pores mga huyang nga punto sa usa ka materyal, mahimo kini nga mosangpot sa mga liki. Ang fill dynamics mao ang ikaduha nga hinungdanon nga parameter tungod kay ang mga pulbos nga paspas nga mopuno naghatag og ubos nga porosity. Kini nga pamatasan gisukod gamit ang GranuPack nga adunay kantidad nga n1/2.
Ang presensya sa mga karga sa kuryente sa pulbos nagmugna og mga pwersa nga nagkahiusa nga mosangpot sa pagporma sa mga agglomerate. Gisukod sa GranuCharge ang abilidad sa mga pulbos sa pagmugna og electrostatic charge kung makontak sa pinili nga mga materyales atol sa pag-agos.
Atol sa pagproseso, ang GranuCharge makatagna sa pagkadaot sa agos, pananglitan, sa pagporma og layer sa AM. Busa, ang nakuha nga mga sukod sensitibo kaayo sa kahimtang sa nawong sa lugas (oksihenasyon, kontaminasyon ug pagkagaspang). Ang pagkatigulang sa nakuha nga pulbos mahimong tukma nga masukod (±0.5 nC).
Ang GranuDrum usa ka giprograma nga pamaagi sa pagsukod sa agos sa pulbos base sa prinsipyo sa nagtuyok nga tambol. Katunga sa sample sa pulbos anaa sa usa ka pinahigda nga silindro nga adunay transparent nga mga kilid. Ang tambol nagtuyok sa palibot sa iyang axis sa angular speed nga 2 hangtod 60 rpm, ug ang CCD camera nagkuha og mga litrato (gikan sa 30 hangtod 100 ka mga imahe sa 1 segundos nga mga interval). Ang interface sa hangin/pulbos mailhan sa matag imahe gamit ang usa ka edge detection algorithm.
Kwentaha ang aberids nga posisyon sa interface ug ang mga osilasyon palibot niining aberids nga posisyon. Alang sa matag gikusgon sa pagtuyok, ang anggulo sa pag-agos (o "dinamikong anggulo sa pahulay") nga αf gikalkulo gikan sa aberids nga posisyon sa interface, ug ang dinamikong cohesion factor σf nga nalangkit sa intergrain bonding gisusi gikan sa mga pag-usab-usab sa interface.
Ang anggulo sa pag-agos apektado sa daghang mga parametro: friction, porma ug cohesion tali sa mga partikulo (van der Waals, electrostatic ug capillary forces). Ang mga cohesive powder moresulta sa intermittent flow, samtang ang mga non-viscous powder moresulta sa regular nga pag-agos. Ang ubos nga kantidad sa flow angle nga αf katumbas sa maayong pag-agos. Ang dynamic adhesion index nga duol sa zero katumbas sa non-cohesive powder, busa samtang motaas ang adhesion sa powder, motaas usab ang adhesion index.
Ang GranuDrum nagtugot kanimo sa pagsukod sa unang anggulo sa avalanche ug sa aeration sa powder atol sa pag-agos, ingon man pagsukod sa adhesion index σf ug ang flow angle αf depende sa rotation speed.
Ang mga sukod sa bulk density, tapping density ug Hausner ratio sa GranuPack (nailhan usab nga "tapping tests") maayo alang sa pag-ila sa powder tungod sa kadali ug katulin sa pagsukod niini. Ang density sa powder ug ang abilidad sa pagdugang sa density niini mga importanteng parameter atol sa pagtipig, transportasyon, agglomeration, ug uban pa. Ang girekomenda nga mga pamaagi gilatid sa Pharmacopoeia.
Kining simpleng pagsulay adunay tulo ka dagkong disbentaha. Ang pagsukod nagdepende sa operator, ug ang pamaagi sa pagpuno makaapekto sa inisyal nga gidaghanon sa pulbos. Ang pagsukod sa kinatibuk-ang gidaghanon mahimong mosangpot sa seryosong mga sayop sa mga resulta. Tungod sa kayano sa eksperimento, wala namo gikonsiderar ang dinamika sa pagkakomplikado tali sa inisyal ug katapusang mga sukod.
Ang kinaiya sa pulbos nga gipasulod sa padayon nga outlet gisusi gamit ang awtomatikong kagamitan. Sukda sa tukma ang Hausner coefficient nga Hr, inisyal nga densidad ρ(0) ug katapusang densidad ρ(n) human sa n ka pag-klik.
Ang gidaghanon sa mga gripo kasagaran gitakda sa n=500. Ang GranuPack usa ka awtomatiko ug abante nga pagsukod sa densidad sa tapping base sa bag-o nga dinamikong panukiduki.
Mahimong gamiton ang ubang mga indeks, apan wala kini gihatag dinhi. Ang pulbos gibutang sa usa ka metal nga tubo pinaagi sa usa ka estrikto nga awtomatikong proseso sa pagsugod. Ang extrapolation sa dinamikong parameter nga n1/2 ug ang labing taas nga densidad nga ρ(∞) gikuha na gikan sa compaction curve.
Usa ka gaan nga haw-ang nga silindro ang gibutang sa ibabaw sa powder bed aron mapadayon ang lebel sa interface sa powder/air atol sa pag-compact. Ang tubo nga adunay sulod nga powder sample mosaka sa usa ka piho nga gitas-on nga ΔZ ug mahulog nga gawasnon sa usa ka gitas-on nga kasagaran gitakda sa ΔZ = 1 mm o ΔZ = 3 mm, nga awtomatikong gisukod human sa matag paghikap. Kwentaha ang volume V sa pile gikan sa gitas-on.
Ang densidad mao ang ratio sa masa m ngadto sa gidaghanon sa powder layer nga V. Nahibal-an na ang masa sa powder m, ang densidad ρ ipadapat human sa matag impact.
Ang Hausner coefficient nga Hr may kalabutan sa compaction factor ug gisusi pinaagi sa equation nga Hr = ρ(500) / ρ(0), diin ang ρ(0) mao ang inisyal nga bulk density ug ang ρ(500) mao ang gikalkulo nga dagan human sa 500 ka siklo. Density tap. Kung gamiton ang GranuPack method, ang mga resulta mahimong kopyahon gamit ang gamay nga kantidad sa powder (kasagaran 35 ml).
Ang mga kinaiya sa pulbos ug ang mga kinaiya sa materyal nga gigamit sa paghimo sa aparato mao ang mga hinungdanon nga parametro. Atol sa pag-agos, ang mga electrostatic charge mamugna sulod sa pulbos tungod sa triboelectric effect, nga mao ang pagbayloay sa mga karga kung ang duha ka solido magkontak.
Kon ang pulbos moagos sulod sa aparato, usa ka triboelectric nga epekto ang mahitabo sa pagkontak tali sa mga partikulo ug sa pagkontak tali sa mga partikulo ug sa aparato.
Sa higayon nga makontak ang napili nga materyal, ang GranuCharge awtomatikong mosukod sa gidaghanon sa electrostatic charge nga namugna sulod sa pulbos atol sa pag-agos. Ang sample sa pulbos moagos sulod sa nag-vibrate nga V-tube ug mahulog sa usa ka Faraday cup nga konektado sa usa ka electrometer nga mosukod sa charge nga nakuha samtang ang pulbos molihok sulod sa V-tube. Para sa mga resulta nga masubli, gamita ang usa ka nagtuyok o nag-vibrate nga device aron kanunay nga pakan-on ang mga V-tube.
Ang triboelectric effect hinungdan nga ang usa ka butang makakuha og mga electron sa ibabaw niini ug busa mahimong negatibo ang karga, samtang ang laing butang mawad-an og mga electron ug busa mahimong positibo ang karga. Ang ubang mga materyales mas dali nga makakuha og mga electron kaysa sa uban, ug sa susama, ang ubang mga materyales mas dali nga mawad-an og mga electron.
Unsang materyal ang mahimong negatibo ug unsa ang mahimong positibo nagdepende sa relatibong posibilidad sa mga materyales nga nalambigit sa pagkuha o pagkawala sa mga electron. Aron marepresentar kini nga mga uso, ang triboelectric series nga gipakita sa Table 1 gipalambo. Ang mga materyales nga adunay positibo nga uso sa karga ug ang uban nga adunay negatibo nga uso sa karga gilista, ug ang mga pamaagi sa materyal nga wala magpakita sa bisan unsang uso sa pamatasan gilista sa tunga sa lamesa.
Sa laing bahin, ang talaan naghatag lamang og impormasyon sa mga uso sa kinaiya sa pagkarga sa mga materyales, busa ang GranuCharge gihimo aron makahatag og tukma nga mga numerikal nga kantidad alang sa kinaiya sa pagkarga sa mga pulbos.
Daghang mga eksperimento ang gihimo aron masusi ang thermal decomposition. Ang mga sample gibutang sa 200°C sulod sa usa ngadto sa duha ka oras. Ang pulbos dayon gisusi gamit ang GranuDrum (init nga ngalan). Ang pulbos gibutang dayon sa usa ka sudlanan hangtod nga moabot sa temperatura sa palibot ug dayon gisusi gamit ang GranuDrum, GranuPack ug GranuCharge (ie "bugnaw").
Ang mga hilaw nga sampol gisusi gamit ang GranuPack, GranuDrum ug GranuCharge sa parehas nga humidity/temperatura sa kwarto (ie 35.0 ± 1.5% RH ug 21.0 ± 1.0 °C nga temperatura).
Ang cohesion index nagkalkula sa flowability sa mga pulbos ug nakig-correlate sa mga pagbag-o sa posisyon sa interface (pulbos/hangin), nga tulo lang ka contact forces (van der Waals, capillary ug electrostatic forces). Sa wala pa ang eksperimento, ang relative air humidity (RH, %) ug temperatura (°C) girekord. Dayon ang pulbos gibubo sa drum, ug nagsugod ang eksperimento.
Among nahinapos nga kini nga mga produkto dili daling maapektuhan sa agglomeration kon gikonsiderar ang thixotropic parameters. Makapainteres, ang thermal stress nakapausab sa rheological behavior sa mga pulbos sa mga sample A ug B gikan sa shear thickening ngadto sa shear thinning. Sa laing bahin, ang mga Sample C ug SS 316L wala maapektuhan sa temperatura ug nagpakita lang og shear thickening. Ang matag pulbos adunay mas maayong spreadability (ie mas ubos nga cohesion index) human sa pagpainit ug pagpabugnaw.
Ang epekto sa temperatura nagdepende usab sa espesipikong lugar sa mga partikulo. Kon mas taas ang thermal conductivity sa materyal, mas dako ang epekto sa temperatura (ie ???225°?=250?.?-1.?-1) ug ???316?. 225°?=19?.?-1.?-1) Kon mas gamay ang partikulo, mas dako ang epekto sa temperatura. Ang mga pulbos sa aluminum alloy maayo kaayo alang sa mga aplikasyon nga taas ang temperatura tungod sa ilang dugang nga pagkatag, ug bisan ang mga gipabugnaw nga specimen mas maayo ang pagka-agos kaysa sa orihinal nga mga pulbos.
Alang sa matag eksperimento sa GranuPack, ang masa sa pulbos girekord sa dili pa ang matag eksperimento, ug ang sample gibunalan og 500 ka beses nga adunay impact frequency nga 1 Hz nga adunay free fall nga 1 mm sa measuring cell (impact energy ∝). Ang sample gibubo ngadto sa measuring cell sumala sa mga instruksyon sa software nga independente sa tiggamit. Dayon ang mga pagsukod gisubli kaduha aron masusi ang reproducibility ug gisusi ang mean ug standard deviation.
Human makompleto ang GranuPack analysis, ang inisyal nga bulk density (ρ(0)), ang katapusang bulk density (sa daghang taps, n = 500, ie ρ(500)), Hausner ratio/Carr index (Hr/Cr) ug duha ka registration parameters (n1/2 ug τ) nga may kalabutan sa compaction kinetics. Ang optimal density ρ(∞) gipakita usab (tan-awa ang Appendix 1). Ang lamesa sa ubos nag-usab sa istruktura sa eksperimental nga datos.
Ang mga Hulagway 6 ug 7 nagpakita sa kinatibuk-ang kurba sa compaction (bulk density batok sa gidaghanon sa mga impact) ug ang n1/2/Hausner parameter ratio. Ang mga error bar nga gikalkulo gamit ang mean gipakita sa matag kurba, ug ang standard deviations gikalkulo pinaagi sa repeatability testing.
Ang 316L nga stainless steel nga produkto mao ang pinakabug-at nga produkto (ρ(0) = 4.554 g/mL). Kon hisgotan ang tapping density, ang SS 316L nagpabilin nga pinakabug-at nga pulbos (ρ(n) = 5.044 g/mL), gisundan sa Sample A (ρ(n) = 1.668 g/mL), gisundan sa Sample B (ρ(n) = 1.668 g/ml). /ml) (n) = 1.645 g/ml). Ang Sample C mao ang pinakagamay (ρ(n) = 1.581 g/mL). Base sa bulk density sa inisyal nga pulbos, atong makita nga ang sample A mao ang pinakagaan, ug kon tagdon ang mga sayop (1.380 g/ml), ang mga sample B ug C adunay halos parehas nga kantidad.
Samtang gipainit ang pulbos, ang Hausner ratio niini mokunhod, ug kini mahitabo lamang sa mga sample B, C, ug SS 316L. Para sa sample A, dili kini mahimo tungod sa gidak-on sa mga error bar. Para sa n1/2, ang parametric trend underlining mas komplikado. Para sa sample A ug SS 316L, ang bili sa n1/2 mikunhod human sa 2 ka oras sa 200°C, samtang para sa mga pulbos B ug C kini misaka human sa thermal loading.
Usa ka vibrating feeder ang gigamit para sa matag eksperimento sa GranuCharge (tan-awa ang Figure 8). Gamita ang 316L stainless steel tubing. Ang mga pagsukod gisubli sa 3 ka beses aron masusi ang reproducibility. Ang gibug-aton sa produkto nga gigamit para sa matag sukod gibana-bana nga 40 ml ug walay pulbos nga nakuha human sa pagsukod.
Sa wala pa ang eksperimento, ang gibug-aton sa pulbos (mp, g), relatibong humidity sa hangin (RH, %), ug temperatura (°C) girekord. Sa pagsugod sa pagsulay, ang charge density sa pangunang pulbos (q0 sa µC/kg) gisukod pinaagi sa pagbutang sa pulbos sa usa ka Faraday cup. Sa katapusan, ang masa sa pulbos gi-fix ug ang katapusang charge density (qf, µC/kg) ug Δq (Δq = qf – q0) sa katapusan sa eksperimento gikalkulo.
Ang hilaw nga datos sa GranuCharge gipakita sa Table 2 ug Figure 9 (ang σ mao ang standard deviation nga gikalkulo gikan sa mga resulta sa reproducibility test), ug ang mga resulta gipakita isip usa ka histogram (ang q0 ug Δq lang ang gipakita). Ang SS 316L adunay labing ubos nga initial charge; kini mahimong tungod sa kamatuoran nga kini nga produkto adunay labing taas nga PSD. Kon bahin sa initial loading sa primary aluminum alloy powder, walay konklusyon nga mahimo tungod sa gidak-on sa mga sayop.
Human sa pagkontak sa usa ka 316L stainless steel pipe, ang sample A nakadawat sa labing gamay nga kantidad sa charge, samtang ang mga powder B ug C nagpakita sa parehas nga trend, kung ang SS 316L powder gihaplas sa SS 316L, usa ka charge density nga duol sa 0 ang nakit-an (tan-awa ang triboelectric series). Ang produkto B mas daghan gihapon og charge kaysa A. Para sa sample C, ang trend nagpadayon (positibo nga inisyal nga charge ug katapusang charge pagkahuman sa leakage), apan ang gidaghanon sa mga charge nagdugang pagkahuman sa thermal degradation.
Human sa 2 ka oras nga thermal stress sa 200 °C, ang kinaiya sa pulbos nahimong makapainteres kaayo. Sa mga sample A ug B, ang inisyal nga karga mikunhod ug ang katapusang karga mibalhin gikan sa negatibo ngadto sa positibo. Ang SS 316L nga pulbos adunay labing taas nga inisyal nga karga ug ang pagbag-o sa densidad sa karga niini nahimong positibo apan nagpabilin nga ubos (ie 0.033 nC/g).
Among gisusi ang epekto sa thermal degradation sa hiniusa nga kinaiya sa aluminum alloy (AlSi10Mg) ug 316L stainless steel nga mga pulbos, samtang ang orihinal nga mga pulbos gisusi human sa 2 ka oras sa 200°C sa hangin.
Ang paggamit og mga pulbos sa taas nga temperatura makapauswag sa pag-agos sa produkto, usa ka epekto nga daw mas importante para sa mga pulbos nga adunay taas nga espesipikong lugar ug mga materyales nga adunay taas nga thermal conductivity. Gigamit ang GranuDrum aron masusi ang agos, gigamit ang GranuPack alang sa dynamic packing analysis, ug gigamit ang GranuCharge aron masusi ang triboelectricity sa pulbos nga nakontak sa 316L stainless steel pipe.
Kini nga mga resulta gitino gamit ang GranuPack, nga nagpakita og pag-uswag sa Hausner coefficient para sa matag pulbos (gawas sa sample A, tungod sa gidak-on sa mga sayop) human sa proseso sa thermal stress. Walay klarong trend nga nakit-an para sa packing parameter (n1/2) kay ang ubang mga produkto nagpakita og pagtaas sa packing speed samtang ang uban adunay contrasting effect (pananglitan Samples B ug C).