Rydym yn defnyddio cwcis i wella eich profiad.Trwy barhau i bori'r wefan hon, rydych yn cytuno i'n defnydd o gwcis.Gwybodaeth Ychwanegol.
Mae gweithgynhyrchu ychwanegion (AM) yn golygu creu gwrthrychau 3D, un haen hynod denau ar y tro, gan ei gwneud yn ddrutach na phrosesu traddodiadol.Fodd bynnag, dim ond rhan fach o'r powdr sy'n cael ei weldio i'r gydran yn ystod y broses gydosod.Nid yw'r gweddill yn ffiwsio, felly gellir eu hailddefnyddio.Mewn cyferbyniad, os yw'r gwrthrych yn cael ei greu yn y ffordd glasurol, fel arfer mae angen melino a pheiriannu i gael gwared ar ddeunydd.
Mae priodweddau'r powdr yn pennu paramedrau'r peiriant a rhaid eu cymryd i ystyriaeth yn y lle cyntaf.Ni fyddai cost AM yn ddarbodus o ystyried bod y powdr heb ei doddi yn halogedig ac na ellir ei ailgylchu.Mae diraddio powdr yn arwain at ddau ffenomen: addasiad cemegol y cynnyrch a newidiadau mewn priodweddau mecanyddol megis morffoleg a dosbarthiad maint gronynnau.
Yn yr achos cyntaf, y prif dasg yw creu strwythurau solet sy'n cynnwys aloion pur, felly mae angen inni osgoi halogi'r powdr, er enghraifft, ag ocsidau neu nitridau.Yn y ffenomen olaf, mae'r paramedrau hyn yn gysylltiedig â hylifedd a lledaeniad.Felly, gall unrhyw newid yn eiddo'r powdr arwain at ddosbarthiad di-wisg o'r cynnyrch.
Mae data o gyhoeddiadau diweddar yn nodi na all llifmeters clasurol ddarparu gwybodaeth ddigonol am ddosbarthiad powdr yn AM yn seiliedig ar y gwely powdr.O ran nodweddu'r deunydd crai (neu'r powdr), mae yna nifer o ddulliau mesur perthnasol ar y farchnad a all fodloni'r gofyniad hwn.Rhaid i'r cyflwr straen a'r maes llif powdr fod yr un peth yn y gosodiad mesur ac yn y broses.Mae presenoldeb llwythi cywasgol yn anghydnaws â'r llif arwyneb rhydd a ddefnyddir mewn dyfeisiau IM mewn profwyr cneifio a rheometers clasurol.
Mae GranuTools wedi datblygu llif gwaith ar gyfer nodweddu powdr AM.Ein prif nod yw rhoi offeryn efelychu proses gywir i bob geometreg, a defnyddir y llif gwaith hwn i ddeall ac olrhain esblygiad ansawdd powdr mewn amrywiol brosesau argraffu.Dewiswyd sawl aloi alwminiwm safonol (AlSi10Mg) am wahanol gyfnodau ar wahanol lwythi thermol (o 100 i 200 ° C).
Gellir rheoli diraddiad thermol trwy ddadansoddi gallu'r powdr i gronni gwefr drydanol.Dadansoddwyd y powdrau ar gyfer llifadwyedd (offeryn GranuDrum), cineteg pacio (offeryn GranuPack) ac ymddygiad electrostatig (offeryn GranuCharge).Mae mesuriadau cineteg cydlyniant a phacio yn addas ar gyfer olrhain ansawdd powdr.
Bydd powdrau sy'n hawdd eu cymhwyso yn dangos mynegeion cydlyniad isel, tra bydd powdrau â deinameg llenwi cyflym yn cynhyrchu rhannau mecanyddol â mandylledd is o'u cymharu â chynhyrchion anoddach eu llenwi.
Ar ôl sawl mis o storio yn ein labordy, dewiswyd tri powdr aloi alwminiwm â gwahanol ddosbarthiadau maint gronynnau (AlSi10Mg) ac un sampl dur di-staen 316L, y cyfeirir ato yma fel samplau A, B a C. Gall priodweddau'r samplau fod yn wahanol i weithgynhyrchwyr eraill.Mesurwyd dosbarthiad maint gronynnau sampl gan ddadansoddiad diffreithiant laser/ISO 13320.
Oherwydd eu bod yn rheoli paramedrau'r peiriant, rhaid ystyried priodweddau'r powdr yn gyntaf, ac os ystyrir bod powdrau heb eu toddi yn halogedig ac na ellir eu hailgylchu, yna nid yw gweithgynhyrchu ychwanegion mor ddarbodus ag y gallai rhywun obeithio.Felly, bydd tri pharamedr yn cael eu harchwilio: llif powdr, deinameg pacio ac electrostatig.
Mae gwasgaredd yn gysylltiedig ag unffurfiaeth a “llyfnder” yr haen powdr ar ôl y llawdriniaeth ail-orchuddio.Mae hyn yn bwysig iawn gan fod arwynebau llyfn yn haws i'w hargraffu a gellir eu harchwilio gyda'r offeryn GranuDrum gyda mesuriad mynegai adlyniad.
Oherwydd bod mandyllau yn fannau gwan mewn defnydd, gallant arwain at graciau.Deinameg llenwi yw'r ail baramedr allweddol gan fod powdrau llenwi cyflym yn darparu mandylledd isel.Mae'r ymddygiad hwn yn cael ei fesur gyda GranuPack gyda gwerth n1/2.
Mae presenoldeb gwefrau trydanol yn y powdr yn creu grymoedd cydlynol sy'n arwain at ffurfio crynoadau.Mae GranuCharge yn mesur gallu powdrau i gynhyrchu gwefr electrostatig pan fyddant mewn cysylltiad â deunyddiau dethol yn ystod llif.
Yn ystod prosesu, gall GranuCharge ragweld dirywiad y llif, er enghraifft, wrth ffurfio haen yn AM.Felly, mae'r mesuriadau a gafwyd yn sensitif iawn i gyflwr yr arwyneb grawn (ocsidiad, halogiad a garwedd).Yna gellir mesur heneiddio'r powdr a adferwyd yn gywir (±0.5 nC).
Mae'r GranuDrum yn ddull mesur llif powdr wedi'i raglennu yn seiliedig ar yr egwyddor drwm cylchdroi.Mae hanner y sampl powdr wedi'i gynnwys mewn silindr llorweddol gyda waliau ochr tryloyw.Mae'r drwm yn cylchdroi o amgylch ei echel ar gyflymder onglog o 2 i 60 rpm, ac mae'r camera CCD yn tynnu lluniau (o 30 i 100 delwedd ar gyfnodau 1 eiliad).Mae'r rhyngwyneb aer/powdr yn cael ei nodi ar bob delwedd gan ddefnyddio algorithm canfod ymyl.
Cyfrifwch safle cyfartalog y rhyngwyneb a'r osgiliadau o amgylch y safle cyfartalog hwn.Ar gyfer pob cyflymder cylchdroi, cyfrifir yr ongl llif (neu “ongl repose ddeinamig”) αf o safle cymedrig y rhyngwyneb, a dadansoddir y ffactor cydlyniant deinamig σf sy'n gysylltiedig â bondio rhyng-graen o amrywiadau rhyngwyneb.
Mae'r ongl llif yn cael ei effeithio gan nifer o baramedrau: ffrithiant, siâp a chydlyniad rhwng gronynnau (van der Waals, grymoedd electrostatig a capilari).Mae powdrau cydlynol yn arwain at lif ysbeidiol, tra bod powdrau nad ydynt yn gludiog yn arwain at lif rheolaidd.Mae gwerthoedd isel yr ongl llif αf yn cyfateb i lif da.Mae mynegai adlyniad deinamig sy'n agos at sero yn cyfateb i bowdwr nad yw'n gydlynol, felly wrth i adlyniad y powdwr gynyddu, mae'r mynegai adlyniad yn cynyddu yn unol â hynny.
Mae GranuDrum yn caniatáu ichi fesur ongl gyntaf yr eirlithriad ac awyru'r powdr yn ystod y llif, yn ogystal â mesur y mynegai adlyniad σf a'r ongl llif αf yn dibynnu ar y cyflymder cylchdroi.
Mae dwysedd swmp, dwysedd tapio a mesuriadau cymhareb Hausner (a elwir hefyd yn “brofion tapio”) y GranuPack yn ddelfrydol ar gyfer nodweddu powdr oherwydd eu rhwyddineb a'u cyflymder mesur.Mae dwysedd y powdr a'r gallu i gynyddu ei ddwysedd yn baramedrau pwysig yn ystod storio, cludo, crynhoad, ac ati. Mae gweithdrefnau a argymhellir yn cael eu hamlinellu yn y Pharmacopoeia.
Mae gan y prawf syml hwn dri anfantais fawr.Mae'r mesuriad yn dibynnu ar y gweithredwr, ac mae'r dull llenwi yn effeithio ar gyfaint cychwynnol y powdr.Gall mesur cyfanswm cyfaint arwain at wallau difrifol yn y canlyniadau.Oherwydd symlrwydd yr arbrawf, ni wnaethom ystyried y ddeinameg cywasgu rhwng y mesuriadau cychwynnol a therfynol.
Dadansoddwyd ymddygiad y powdr a borthwyd i'r allfa barhaus gan ddefnyddio offer awtomataidd.Mesurwch yn gywir cyfernod Hausner Hr, dwysedd cychwynnol ρ(0) a dwysedd terfynol ρ(n) ar ôl n clic.
Mae nifer y tapiau fel arfer yn sefydlog ar n=500.Mae'r GranuPack yn fesuriad dwysedd tapio awtomataidd ac uwch yn seiliedig ar ymchwil ddeinamig ddiweddar.
Gellir defnyddio mynegeion eraill, ond ni chânt eu darparu yma.Rhoddir y powdr mewn tiwb metel trwy broses gychwynnol awtomataidd drylwyr.Mae allosod y paramedr deinamig n1/2 a'r dwysedd uchaf ρ(∞) wedi'u tynnu o'r gromlin gywasgu.
Mae silindr gwag ysgafn yn eistedd ar ben y gwely powdr i gadw lefel y rhyngwyneb powdr / aer yn ystod y cywasgu.Mae'r tiwb sy'n cynnwys y sampl powdr yn codi i uchder sefydlog ΔZ ac yn disgyn yn rhydd ar uchder sydd fel arfer yn sefydlog ar ΔZ = 1 mm neu ΔZ = 3 mm, sy'n cael ei fesur yn awtomatig ar ôl pob cyffwrdd.Cyfrifwch gyfaint V y pentwr o'r uchder.
Dwysedd yw cymhareb y màs m i gyfaint yr haen powdr V. Mae màs y powdwr m yn hysbys, mae'r dwysedd ρ yn cael ei gymhwyso ar ôl pob effaith.
Mae cyfernod Hausner Hr yn gysylltiedig â'r ffactor cywasgu ac fe'i dadansoddir gan yr hafaliad Hr = ρ(500) / ρ(0), lle mae ρ(0) yn ddwysedd swmp cychwynnol a ρ(500) yw'r llif wedi'i gyfrifo ar ôl 500 cylchred.Tap dwysedd.Wrth ddefnyddio'r dull GranuPack, gellir atgynhyrchu'r canlyniadau gan ddefnyddio ychydig bach o bowdr (35 ml fel arfer).
Mae priodweddau'r powdr a phriodweddau'r deunydd y gwneir y ddyfais ohono yn baramedrau allweddol.Yn ystod y llif, cynhyrchir taliadau electrostatig y tu mewn i'r powdr oherwydd yr effaith triboelectrig, sef cyfnewid taliadau pan ddaw dau solid i gysylltiad.
Pan fydd y powdr yn llifo y tu mewn i'r ddyfais, mae effaith triboelectric yn digwydd yn y cyswllt rhwng y gronynnau ac ar y cyswllt rhwng y gronynnau a'r ddyfais.
Ar ôl dod i gysylltiad â'r deunydd a ddewiswyd, mae'r GranuCharge yn mesur yn awtomatig faint o wefr electrostatig a gynhyrchir y tu mewn i'r powdr yn ystod llif.Mae'r sampl powdr yn llifo y tu mewn i'r tiwb V sy'n dirgrynu ac yn disgyn i gwpan Faraday sydd wedi'i gysylltu ag electromedr sy'n mesur y tâl a gafwyd wrth i'r powdr symud y tu mewn i'r tiwb V.I gael canlyniadau atgenhedlu, defnyddiwch ddyfais cylchdroi neu ddirgrynol i fwydo tiwbiau V yn aml.
Mae'r effaith triboelectrig yn achosi i un gwrthrych ennill electronau ar ei wyneb a thrwy hynny gael ei wefru'n negyddol, tra bod gwrthrych arall yn colli electronau ac felly'n cael ei wefru'n bositif.Mae rhai deunyddiau yn ennill electronau yn haws nag eraill, ac yn yr un modd, mae deunyddiau eraill yn colli electronau yn haws.
Mae pa ddefnydd sy'n dod yn negatif a pha un sy'n dod yn bositif yn dibynnu ar dueddiad cymharol y defnyddiau dan sylw i ennill neu golli electronau.I gynrychioli'r tueddiadau hyn, datblygwyd y gyfres triboelectrig a ddangosir yn Nhabl 1.Rhestrir deunyddiau sydd â thuedd tâl cadarnhaol ac eraill â thuedd tâl negyddol, a rhestrir dulliau materol nad ydynt yn dangos unrhyw duedd ymddygiadol yng nghanol y tabl.
Ar y llaw arall, dim ond gwybodaeth am dueddiadau ymddygiad codi tâl deunyddiau y mae'r tabl yn ei darparu, felly crëwyd GranuCharge i ddarparu gwerthoedd rhifiadol cywir ar gyfer ymddygiad codi tâl powdrau.
Cynhaliwyd nifer o arbrofion i ddadansoddi dadelfeniad thermol.Gosodwyd y samplau ar 200 ° C am awr neu ddwy.Yna caiff y powdr ei ddadansoddi ar unwaith gyda GranuDrum (enw poeth).Yna gosodwyd y powdr mewn cynhwysydd nes cyrraedd y tymheredd amgylchynol ac yna ei ddadansoddi gan ddefnyddio GranuDrum, GranuPack a GranuCharge (hy “oer”).
Dadansoddwyd samplau crai gan ddefnyddio GranuPack, GranuDrum a GranuCharge ar yr un lleithder/tymheredd ystafell (hy 35.0 ± 1.5% RH a thymheredd 21.0 ± 1.0 °C).
Mae'r mynegai cydlyniant yn cyfrifo llifadwyedd powdrau ac yn cydberthyn â newidiadau yn lleoliad y rhyngwyneb (powdr/aer), sef dim ond tri grym cyswllt (van der Waals, capilari a grymoedd electrostatig).Cyn yr arbrawf, cofnodwyd y lleithder aer cymharol (RH, %) a thymheredd (°C).Yna arllwyswyd y powdr i'r drwm, a dechreuodd yr arbrawf.
Daethom i'r casgliad nad yw'r cynhyrchion hyn yn agored i grynhoad wrth ystyried paramedrau thixotropig.Yn ddiddorol, newidiodd straen thermol ymddygiad rheolegol powdrau samplau A a B o dewychu cneifio i deneuo cneifio.Ar y llaw arall, ni effeithiwyd ar samplau C a SS 316L gan dymheredd a dim ond tewhau cneifio a ddangosodd.Roedd gan bob powdwr well lledaeniad (hy mynegai cydlyniad is) ar ôl gwresogi ac oeri.
Mae'r effaith tymheredd hefyd yn dibynnu ar ardal benodol y gronynnau.Po uchaf yw dargludedd thermol y deunydd, y mwyaf yw'r effaith ar dymheredd (hy ???225°?=250?.?-1.?-1) a ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Po leiaf yw'r gronyn, y mwyaf yw effaith tymheredd.Mae powdrau aloi alwminiwm yn ardderchog ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel oherwydd eu lledaeniad cynyddol, ac mae hyd yn oed sbesimenau wedi'u hoeri yn cyflawni gwell llifedd na'r powdrau gwreiddiol.
Ar gyfer pob arbrawf GranuPack, cofnodwyd màs y powdr cyn pob arbrawf, a chafodd y sampl ei daro 500 gwaith gydag amledd trawiad o 1 Hz gyda chwymp rhydd o 1 mm yn y gell fesur (egni effaith ∝).Mae'r sampl yn cael ei ddosbarthu i'r gell fesur yn unol â chyfarwyddiadau meddalwedd sy'n annibynnol ar ddefnyddwyr.Yna cafodd y mesuriadau eu hailadrodd ddwywaith i asesu'r atgynhyrchedd ac ymchwilio i'r gwyriad cymedrig a safonol.
Ar ôl cwblhau dadansoddiad GranuPack, dwysedd swmp cychwynnol (ρ(0)), dwysedd swmp terfynol (mewn tapiau lluosog, n = 500, hy ρ(500)), cymhareb Hausner/mynegai Carr (Hr/Cr) a dau baramedr cofrestru (n1/2 a τ) yn ymwneud â cineteg cywasgu.Dangosir y dwysedd optimaidd ρ(∞) hefyd (gweler Atodiad 1).Mae'r tabl isod yn ailstrwythuro'r data arbrofol.
Mae Ffigurau 6 a 7 yn dangos y gromlin gywasgu gyffredinol (dwysedd swmp yn erbyn nifer yr effeithiau) a'r gymhareb paramedr n1/2/Hausner.Dangosir bariau gwall a gyfrifwyd gan ddefnyddio'r cymedr ar bob cromlin, a chyfrifwyd gwyriadau safonol trwy brofion ailadroddadwyedd.
Y cynnyrch dur gwrthstaen 316L oedd y cynnyrch trymaf (ρ(0) = 4.554 g/mL).O ran dwysedd tapio, SS 316L yw'r powdr trymaf o hyd (ρ(n) = 5.044 g/mL), ac yna Sampl A (ρ(n) = 1.668 g/mL), ac yna Sampl B (ρ(n) = 1.668 g/ml)./ml) (n) = 1.645 g/ml).Sampl C oedd yr isaf (ρ(n) = 1.581 g/mL).Yn ôl dwysedd swmp y powdr cychwynnol, gwelwn mai sampl A yw'r ysgafnaf, ac o ystyried y gwallau (1.380 g / ml), mae gan samplau B a C tua'r un gwerth.
Wrth i'r powdr gael ei gynhesu, mae ei gymhareb Hausner yn lleihau, a dim ond gyda samplau B, C, a SS 316L y mae hyn yn digwydd.Ar gyfer sampl A, nid oedd yn bosibl perfformio oherwydd maint y bariau gwall.Ar gyfer n1/2, mae'r duedd barametrig sy'n tanlinellu yn fwy cymhleth.Ar gyfer sampl A a SS 316L, gostyngodd gwerth n1/2 ar ôl 2 h ar 200 ° C, tra ar gyfer powdrau B a C cynyddodd ar ôl llwytho thermol.
Defnyddiwyd peiriant bwydo dirgrynol ar gyfer pob arbrawf GranuCharge (gweler Ffigur 8).Defnyddiwch diwbiau dur di-staen 316L.Ailadroddwyd mesuriadau 3 gwaith i asesu atgynhyrchedd.Roedd pwysau'r cynnyrch a ddefnyddiwyd ar gyfer pob mesuriad tua 40 ml ac ni chafodd unrhyw bowdr ei adennill ar ôl ei fesur.
Cyn yr arbrawf, cofnodwyd pwysau'r powdr (mp, g), lleithder cymharol aer (RH, %), a thymheredd (°C).Ar ddechrau'r prawf, mesurwyd dwysedd gwefr y powdr cynradd (q0 mewn µC/kg) drwy osod y powdr mewn cwpan Faraday.Yn olaf, gosodwyd màs y powdr a chyfrifwyd y dwysedd gwefr terfynol (qf, µC/kg) a Δq (Δq = qf – q0) ar ddiwedd yr arbrawf.
Dangosir y data GranuCharge amrwd yn Nhabl 2 a Ffigur 9 (σ yw'r gwyriad safonol a gyfrifwyd o ganlyniadau'r prawf atgynhyrchu), a dangosir y canlyniadau fel histogram (dim ond q0 a Δq a ddangosir).SS 316L sydd â'r tâl cychwynnol isaf;gall hyn fod oherwydd y ffaith bod gan y cynnyrch hwn y PSD uchaf.O ran llwytho cychwynnol powdr aloi alwminiwm cynradd, ni ellir dod i unrhyw gasgliadau oherwydd maint y gwallau.
Ar ôl cysylltu â phibell ddur di-staen 316L, derbyniodd sampl A y swm lleiaf o dâl, tra bod powdrau B a C yn dangos tueddiad tebyg, pe bai powdr SS 316L yn cael ei rwbio yn erbyn SS 316L, canfuwyd dwysedd tâl yn agos at 0 (gweler cyfres triboelectric).Mae Cynnyrch B yn dal i gael ei gyhuddo'n fwy nag A. Ar gyfer sampl C, mae'r duedd yn parhau (tâl cychwynnol cadarnhaol a thâl terfynol ar ôl gollwng), ond mae nifer y taliadau'n cynyddu ar ôl diraddio thermol.
Ar ôl 2 awr o straen thermol ar 200 ° C, mae ymddygiad y powdr yn dod yn ddiddorol iawn.Yn samplau A a B, gostyngodd y tâl cychwynnol a symudodd y tâl terfynol o negyddol i bositif.Powdr SS 316L oedd â'r tâl cychwynnol uchaf a daeth ei newid mewn dwysedd gwefr yn bositif ond arhosodd yn isel (hy 0.033 nC/g).
Fe wnaethom ymchwilio i effaith diraddio thermol ar ymddygiad cyfunol powdrau aloi alwminiwm (AlSi10Mg) a dur di-staen 316L, tra bod y powdrau gwreiddiol yn cael eu dadansoddi ar ôl 2 awr ar 200 ° C mewn aer.
Gall defnyddio powdrau ar dymheredd uchel wella llif y cynnyrch, effaith sy'n ymddangos yn bwysicach ar gyfer powdrau ag arwynebedd penodol uchel a deunyddiau â dargludedd thermol uchel.Defnyddiwyd GranuDrum i werthuso llif, defnyddiwyd GranuPack ar gyfer dadansoddiad pacio deinamig, a defnyddiwyd GranuCharge i ddadansoddi triboelectricity powdr mewn cysylltiad â phibell ddur di-staen 316L.
Penderfynwyd ar y canlyniadau hyn gan ddefnyddio GranuPack, a ddangosodd welliant yn y cyfernod Hausner ar gyfer pob powdr (ac eithrio sampl A, oherwydd maint y gwallau) ar ôl y broses straen thermol.Ni chanfuwyd tueddiad clir ar gyfer y paramedr pacio (n1/2) gan fod rhai cynhyrchion yn dangos cynnydd mewn cyflymder pacio tra bod eraill yn cael effaith gyferbyniol (ee Samplau B ac C).