Gigamit namo ang cookies aron mapalambo 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) naglakip sa pagmugna og 3D nga mga butang, usa ka ultra-thin nga layer sa usa ka higayon, nga naghimo niini nga mas mahal kaysa tradisyonal nga pagproseso.Bisan pa, gamay ra nga bahin sa pulbos ang welded sa sangkap sa panahon sa proseso sa asembliya.Ang uban dili mag-fuse, aron magamit kini pag-usab.Sa kasukwahi, kung ang butang gimugna sa klasikal nga paagi, kasagaran kini nagkinahanglan sa paggaling ug pagmachining aron makuha ang materyal.
Ang mga kabtangan sa powder nagtino sa mga parameter sa makina ug kinahanglan nga tagdon sa una.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 kausaban sa mekanikal nga mga kabtangan sama sa morphology ug partikulo sa gidak-on sa pag-apod-apod.
Sa una nga kaso, ang nag-unang tahas mao ang paghimo sa mga solidong istruktura nga adunay puro nga mga haluang metal, mao nga kinahanglan naton likayan ang kontaminasyon sa pulbos, pananglitan, nga adunay mga oxide o nitride.Sa ulahing 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 managsama nga pag-apod-apod sa produkto.
Ang datos gikan sa bag-o nga mga publikasyon nagpakita nga ang classical flowmeters dili makahatag og igong impormasyon mahitungod sa pag-apod-apod sa powder sa AM base sa powder bed.Mahitungod sa kinaiya sa hilaw nga materyal (o pulbos), adunay daghang mga may kalabutan nga mga pamaagi sa pagsukod sa merkado nga makatagbaw niini nga kinahanglanon.Ang kahimtang sa kapit-os ug ang uma sa pag-agos sa pulbos kinahanglan parehas sa setup sa pagsukod ug sa proseso.Ang presensya sa mga compressive load dili uyon sa libre nga pag-agos sa ibabaw nga gigamit sa mga IM device sa shear testers ug classical rheometers.
Ang GranuTools nakahimo og workflow alang sa pag-ila sa AM powder.Ang among nag-unang katuyoan mao ang pagsangkap sa matag geometry sa usa ka tukma nga proseso nga simulation tool, ug kini nga workflow gigamit aron masabtan ug masubay ang ebolusyon sa kalidad sa powder sa lainlaing mga proseso sa pag-imprenta.Pipila ka standard aluminum alloys (AlSi10Mg) gipili alang sa lain-laing mga gidugayon sa lain-laing mga thermal load (gikan sa 100 ngadto sa 200 °C).
Ang thermal degradation mahimong makontrol pinaagi sa pag-analisar sa abilidad sa powder nga makaipon og electrical charge.Ang mga pulbos gi-analisa alang sa flowability (GranuDrum instrument), packing kinetics (GranuPack instrument) ug electrostatic behavior (GranuCharge instrument).Ang kohesyon ug pag-pack sa kinetics nga mga pagsukod angay alang sa pagsubay sa kalidad sa pulbos.
Ang mga pulbos nga dali gamiton magpakita sa ubos nga mga indeks sa kohesyon, samtang ang mga pulbos nga adunay paspas nga pagpuno sa dinamika makahimo og mekanikal nga mga bahin nga adunay ubos nga porosity kon itandi sa mas lisud nga pun-on ang mga produkto.
Human sa pipila ka bulan nga pagtipig sa among laboratoryo, tulo ka aluminum alloy powder nga adunay lain-laing mga partikulo sa gidak-on sa distribusyon (AlSi10Mg) ug usa ka 316L nga stainless steel nga sample ang gipili, dinhi gitawag nga mga sample A, B ug C. Ang mga kabtangan sa mga sample mahimong lahi sa ubang mga tiggama.Ang sample nga gidak-on sa partikulo gisukod pinaagi sa laser diffraction analysis/ISO 13320.
Tungod kay gikontrol nila ang mga parameter sa makina, ang mga kabtangan sa pulbos kinahanglan nga konsiderahon una, ug kung ang wala matunaw nga mga pulbos giisip nga kontaminado ug dili ma-recycle, nan ang mga additive manufacturing dili ingon ka ekonomikanhon sama sa gilauman sa usa.Busa, tulo ka mga parameter ang imbestigahan: pag-agos sa pulbos, packing dynamics ug electrostatics.
Ang pagkalapnag adunay kalabutan sa pagkaparehas ug "kahapsay" sa powder layer pagkahuman sa operasyon sa pag-recoating.Importante kaayo kini kay ang hamis nga mga ibabaw mas sayon ​​nga i-print ug masusi gamit ang GranuDrum tool nga adunay pagsukod sa adhesion index.
Tungod kay ang mga pores huyang nga mga punto sa usa ka materyal, kini mahimong mosangpot sa mga liki.Ang pagpuno sa dinamika mao ang ikaduha nga yawe nga parameter tungod kay ang paspas nga pagpuno sa mga pulbos naghatag og ubos nga porosity.Kini nga pamatasan gisukod sa GranuPack nga adunay kantidad nga n1/2.
Ang presensya sa mga singil sa elektrisidad sa pulbos nagmugna sa nagkahiusa nga pwersa nga mosangpot sa pagporma sa mga agglomerates.Gisukod sa GranuCharge ang katakus sa mga pulbos nga makamugna og electrostatic charge kung makontak sa pinili nga mga materyales sa panahon sa pag-agos.
Atol sa pagproseso, ang GranuCharge makatagna sa pagkadaot sa dagan, pananglitan, sa dihang nagporma og layer sa AM.Sa ingon, ang nakuha nga mga sukod sensitibo kaayo sa kahimtang sa nawong sa lugas (oksihenasyon, kontaminasyon ug kabangis).Ang pagkatigulang sa nabawi nga pulbos mahimo unya nga tukma nga maihap (± 0.5 nC).
Ang GranuDrum usa ka programmed powder flow measurement method base sa rotating drum principle.Ang katunga sa sample sa powder naa sa usa ka pinahigda nga silindro nga adunay transparent nga mga dingding sa kilid.Ang drum nagtuyok libot sa iyang axis sa angular nga gikusgon nga 2 ngadto sa 60 rpm, ug ang CCD camera nagkuhag mga hulagway (gikan sa 30 ngadto sa 100 ka mga hulagway sa 1 segundos nga mga agwat).Ang air/powder interface giila sa matag hulagway gamit ang edge detection algorithm.
Kalkulahin ang kasagaran nga posisyon sa interface ug ang mga oscillation sa palibot niini nga average nga posisyon.Para sa matag rotation speed, ang flow angle (o "dynamic angle of repose") αf gikalkulo gikan sa mean interface position, ug ang dynamic cohesion factor σf nga may kalabutan sa intergrain bonding gisusi gikan sa interface fluctuations.
Ang anggulo sa dagan naapektuhan sa daghang mga parameter: friction, porma ug panaghiusa tali sa mga partikulo (van der Waals, electrostatic ug capillary nga pwersa).Ang mga cohesive powder moresulta sa intermittent flow, samtang ang non-viscous powders moresulta sa regular nga pag-agos.Ubos nga mga kantidad sa anggulo sa dagan αf katumbas sa maayong dagan.Ang usa ka dinamikong adhesion index nga duol sa zero katumbas sa usa ka non-cohesive powder, mao nga samtang ang adhesion sa powder nagdugang, ang adhesion index nagdugang sumala niana.
Gitugotan ka sa GranuDrum nga sukdon ang una nga anggulo sa avalanche ug ang aeration sa pulbos sa panahon sa pag-agos, ingon man pagsukod sa index sa adhesion σf ug ang anggulo sa dagan αf depende sa katulin sa rotation.
Ang bulk density sa GranuPack, tapping density ug Hausner ratio measurements (nailhan usab nga "tapping tests") maayo alang sa powder characterization tungod sa ilang kasayon ​​ug katulin sa pagsukod.Ang densidad sa powder ug ang abilidad sa pagdugang sa iyang densidad mao ang importante nga mga parameter sa panahon sa pagtipig, transportasyon, agglomeration, ug uban pa. Girekomenda nga mga pamaagi gilatid sa Pharmacopoeia.
Kining yano nga pagsulay adunay tulo ka dagkong kakulian.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 seryoso nga mga sayop sa mga resulta.Tungod sa kayano sa eksperimento, wala namo tagda ang compaction dynamics tali sa inisyal ug kataposang sukod.
Ang kinaiya sa powder nga gipakaon sa padayon nga outlet gisusi gamit ang automated nga kagamitan.Tukma nga sukdon ang Hausner coefficient Hr, inisyal nga densidad ρ(0) ug kataposang densidad ρ(n) human sa n pag-klik.
Ang gidaghanon sa mga gripo kasagarang gitakda sa n=500.Ang GranuPack usa ka awtomatiko ug advanced nga pagsukod sa density sa tapping base sa bag-o nga dinamikong panukiduki.
Ang ubang mga indeks mahimong magamit, apan wala kini gihatag dinhi.Ang pulbos gibutang sa usa ka metal nga tubo pinaagi sa usa ka higpit nga awtomatikong proseso sa pagsugod.Ang extrapolation sa dinamikong parameter n1/2 ug ang maximum density ρ(∞) gikuha gikan sa compaction curve.
Ang usa ka gaan nga hollow cylinder naglingkod sa ibabaw sa powder bed aron mapadayon ang lebel sa powder/air interface sa panahon sa compaction.Ang tubo nga adunay sulud nga sample sa pulbos mosaka sa usa ka pirmi nga gitas-on ΔZ ug libre nga nahulog sa usa ka gitas-on nga sagad gitakda sa ΔZ = 1 mm o ΔZ = 3 mm, nga awtomatiko nga gisukod pagkahuman sa matag paghikap.Kalkulahin ang volume V sa pundok gikan sa gitas-on.
Ang Densidad mao ang ratio sa masa m sa gidaghanon sa powder layer V. Ang masa sa powder m nahibal-an, ang densidad ρ gigamit human sa matag epekto.
Ang Hausner coefficient Hr nalangkit sa compaction factor ug gi-analisa sa equation Hr = ρ(500) / ρ(0), diin ang ρ(0) mao ang inisyal nga bulk density ug ρ(500) mao ang kalkulado nga dagan human sa 500 cycles.Densidad nga gripo.Kung gigamit ang pamaagi sa GranuPack, ang mga resulta mabag-o gamit ang gamay nga kantidad sa pulbos (kasagaran 35 ml).
Ang mga kabtangan sa pulbos ug ang mga kabtangan sa materyal nga gikan diin gihimo ang aparato mao ang hinungdan nga mga parameter.Atol sa pag-agos, ang mga electrostatic charges namugna sulod sa powder tungod sa triboelectric nga epekto, nga mao ang pagbayloay sa mga singil kung ang duha ka solido moabut sa kontak.
Sa diha nga ang powder moagos sa sulod sa device, usa ka triboelectric nga epekto mahitabo sa kontak sa taliwala sa mga partikulo ug sa kontak sa taliwala sa mga partikulo ug sa device.
Sa pagkontak sa pinili nga materyal, ang GranuCharge awtomatik nga nagsukod sa gidaghanon sa electrostatic charge nga namugna sulod sa powder atol sa pag-agos.Ang sample sa pulbos moagos sa sulod sa nagkurog nga V-tube ug nahulog sa usa ka Faraday cup nga konektado sa usa ka electrometer nga nagsukod sa bayad nga nakuha samtang ang pulbos naglihok sulod sa V-tube.Para sa reproducible nga mga resulta, gamita ang rotating o vibrating device aron mapakaon kanunay ang V-tubes.
Ang triboelectric nga epekto maoy hinungdan sa usa ka butang nga makakuha og mga electron sa ibabaw niini ug sa ingon mahimong negatibo nga gikargahan, samtang ang laing butang mawad-an sa mga electron ug sa ingon mahimong positibo nga gikargahan.Ang ubang mga materyales makaangkon og mga elektron nga mas sayon ​​kay sa uban, ug sa susama, ang ubang mga materyales mas daling mawad-an sa mga electron.
Hain nga materyal ang mahimong negatibo ug diin ang mahimong positibo nagdepende sa paryente nga kalagmitan sa mga materyales nga nalambigit sa pag-angkon o pagkawala sa mga electron.Aron sa pagrepresentar niini nga mga uso, ang triboelectric serye nga gipakita sa Table 1 naugmad.Gilista ang mga materyales nga adunay us aka positibo nga us aka us aka us aka us aka us aka negatibo nga bayad, ug ang mga materyal nga pamaagi nga wala magpakita bisan unsang us aka pamatasan gilista sa tunga sa lamesa.
Sa laing bahin, ang lamesa naghatag lamang og impormasyon sa mga uso sa pag-charge sa kinaiya sa mga materyales, mao nga ang GranuCharge gimugna aron sa paghatag og tukma nga numerical values ​​​​sa pag-charge nga kinaiya sa mga pulbos.
Daghang mga eksperimento ang gihimo aron pag-analisar sa thermal decomposition.Ang mga sample gibutang sa 200 ° C sulod sa usa ngadto sa duha ka oras.Ang powder dayon analisahon sa GranuDrum (init nga ngalan).Ang pulbos dayon gibutang sa usa ka sudlanan hangtod makaabot sa temperatura sa palibot ug dayon analisa 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-uban sa mga pagbag-o sa posisyon sa interface (powder/hangin), nga tulo lamang ka pwersa sa pagkontak (van der Waals, capillary ug electrostatic forces).Sa wala pa ang eksperimento, ang paryente humidity sa hangin (RH, %) ug temperatura (°C) natala.Dayon ang powder gibubo ngadto sa drum, ug ang eksperimento nagsugod.
Nakahinapos kami nga kini nga mga produkto dili dali madala sa pagtipon kung gikonsiderar ang mga parameter sa thixotropic.Makapainteres, ang thermal stress nakapausab sa rheological nga kinaiya sa mga pulbos sa mga sample A ug B gikan sa shear thickening ngadto sa shear thinning.Sa laing bahin, ang Samples C ug SS 316L wala maapektohi sa temperatura ug nagpakita lamang sa shear thickening.Ang matag powder adunay mas maayo nga pagkalat (ie ubos nga cohesion index) human sa pagpainit ug pagpabugnaw.
Ang epekto sa temperatura nagdepende usab sa piho nga 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 aluminyo nga haluang metal maayo kaayo alang sa mga aplikasyon sa taas nga temperatura tungod sa ilang pagtaas sa pagkalat, ug bisan ang mga gipabugnaw nga mga specimen nakab-ot ang labi ka maayo nga pagkadagayday kaysa sa orihinal nga mga pulbos.
Alang sa matag eksperimento sa GranuPack, ang masa sa pulbos natala sa wala pa ang matag eksperimento, ug ang sample naigo sa 500 ka beses nga adunay frequency nga epekto sa 1 Hz nga adunay libre nga pagkahulog sa 1 mm sa pagsukod nga selula (impact energy ∝).Ang sampol gihatag sa selyula sa pagsukod sumala sa mga panudlo sa software nga independente sa gumagamit.Dayon ang mga pagsukod gisubli sa makaduha aron masusi ang reproducibility ug gisusi ang mean ug standard deviation.
Human makompleto ang pagtuki sa GranuPack, inisyal nga bulk density (ρ(0)), final bulk density (sa multiple 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 labing maayo nga densidad ρ(∞) gipakita usab (tan-awa ang Apendise 1).Ang lamesa sa ubos nagbag-o sa eksperimento nga datos.
Ang mga numero 6 ug 7 nagpakita sa kinatibuk-ang compaction curve (bulk density versus sa gidaghanon sa mga epekto) 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).Sa termino sa tapping density, ang SS 316L nagpabilin nga pinakabug-at nga powder (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).Sample C mao ang kinaubsan (ρ(n) = 1.581 g/mL).Sumala sa kadaghanan nga densidad sa inisyal nga pulbos, atong makita nga ang sample A mao ang pinakagaan, ug gikonsiderar ang mga sayup (1.380 g / ml), ang mga sample B ug C adunay gibana-bana nga parehas nga kantidad.
Samtang ang pulbos gipainit, ang ratio sa Hausner mikunhod, ug kini mahitabo lamang sa mga sample B, C, ug SS 316L.Alang sa sample A, dili mahimo ang pagbuhat tungod sa kadako sa mga error bar.Para sa n1/2, ang parametric trend underlining mas komplikado.Alang sa sample A ug SS 316L, ang bili sa n1/2 mikunhod human sa 2 ka oras sa 200 ° C, samtang alang sa mga powder B ug C kini misaka human sa thermal loading.
Usa ka vibrating feeder ang gigamit alang sa matag eksperimento sa GranuCharge (tan-awa ang Figure 8).Gamita ang 316L nga stainless steel tubing.Ang mga pagsukod gisubli 3 ka beses aron masusi ang pagka-reproducibility.Ang gibug-aton sa produkto nga gigamit alang sa matag sukod mao ang gibana-bana nga 40 ml ug walay powder nga nakuha human sa pagsukod.
Sa wala pa ang eksperimento, ang gibug-aton sa powder (mp, g), paryente humidity sa hangin (RH, %), ug temperatura (°C) natala.Sa pagsugod sa pagsulay, ang densidad sa bayad sa nag-unang powder (q0 sa µC/kg) gisukod pinaagi sa pagbutang sa powder sa usa ka Faraday cup.Sa katapusan, ang powder mass naayo ug ang katapusan nga densidad sa bayad (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 (σ mao ang standard deviation nga gikalkulo gikan sa mga resulta sa reproducibility test), ug ang mga resulta gipakita isip histogram (ang q0 ug Δq lamang ang gipakita).Ang SS 316L adunay pinakaubos nga inisyal nga bayad;kini mahimong tungod sa kamatuoran nga kini nga produkto adunay labing taas nga PSD.Kung bahin sa inisyal nga pagkarga sa panguna nga aluminyo haluang metal nga pulbos, wala’y mga konklusyon nga mahimo tungod sa kadako sa mga sayup.
Human sa kontak sa usa ka 316L stainless steel pipe, sample A nakadawat sa pinakagamay nga kantidad sa bayad, samtang ang mga pulbos B ug C nagpakita sa usa ka susama nga uso, kon SS 316L powder kay rubbed batok sa SS 316L, usa ka bayad Densidad duol sa 0 nakaplagan (tan-awa ang triboelectric serye) .Ang Produkto B labi pa nga gi-charge kaysa A. Alang sa sample C, ang uso nagpadayon (positibo nga inisyal nga bayad ug katapusan nga bayad pagkahuman sa pagtulo), apan ang gidaghanon sa mga bayad nagdugang pagkahuman sa thermal degradation.
Pagkahuman sa 2 ka oras nga thermal stress sa 200 °C, ang pamatasan sa pulbos mahimong makapaikag kaayo.Sa mga sample A ug B, ang inisyal nga bayad mikunhod ug ang katapusan nga bayad mibalhin gikan sa negatibo ngadto sa positibo.Ang SS 316L powder adunay pinakataas nga inisyal nga bayad ug ang pagbag-o sa densidad sa singil niini nahimong positibo apan nagpabilin nga ubos (ie 0.033 nC/g).
Gisusi namo ang epekto sa thermal degradation sa hiniusa nga kinaiya sa aluminum alloy (AlSi10Mg) ug 316L stainless steel powders, samtang ang orihinal nga mga powder gi-analisar human sa 2 ka oras sa 200 ° C sa hangin.
Ang paggamit sa mga pulbos sa taas nga temperatura makapauswag sa pagkadagayday sa produkto, usa ka epekto nga makita nga mas importante alang sa mga pulbos nga adunay taas nga piho nga lugar ug mga materyales nga adunay taas nga thermal conductivity.Ang GranuDrum gigamit sa pagtimbang-timbang sa dagan, ang GranuPack gigamit alang sa dinamikong pag-analisar sa packing, ug ang GranuCharge gigamit sa pag-analisar sa triboelectricity sa powder sa kontak sa 316L stainless steel pipe.
Kini nga mga resulta gitino gamit ang GranuPack, nga nagpakita sa usa ka pag-uswag sa Hausner coefficient alang sa matag powder (gawas sa sample A, tungod sa gidak-on sa mga sayup) human sa proseso sa thermal stress.Walay klaro nga uso ang nakit-an para sa packing parameter (n1/2) tungod kay ang ubang mga produkto nagpakita og pagtaas sa packing speed samtang ang uban adunay contrasting effect (eg Samples B ug C).