Rydym yn defnyddio cwcis i wella eich profiad. Drwy barhau i bori'r wefan hon, rydych yn cytuno i ni ddefnyddio cwcis. Gwybodaeth Ychwanegol.
Mae gweithgynhyrchu ychwanegol (AM) yn cynnwys creu gwrthrychau 3D, un haen ultra-denau ar y tro, gan ei gwneud yn ddrytach na phrosesu traddodiadol. Fodd bynnag, dim ond cyfran fach o'r powdr sy'n cael ei weldio i'r gydran yn ystod y broses gydosod. Nid yw'r gweddill yn asio, 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 hystyried yn y lle cyntaf. Ni fyddai cost AM yn economaidd o ystyried bod y powdr heb ei doddi wedi'i halogi ac na ellir ei ailgylchu. Mae diraddio powdr yn arwain at ddau ffenomen: addasu cemegol y cynnyrch a newidiadau mewn priodweddau mecanyddol fel morffoleg a dosbarthiad maint gronynnau.
Yn yr achos cyntaf, y prif dasg yw creu strwythurau solet sy'n cynnwys aloion pur, felly mae angen i ni osgoi halogi'r powdr, er enghraifft, gydag ocsidau neu nitridau. Yn yr achos olaf, mae'r paramedrau hyn yn gysylltiedig â hylifedd a lledaenadwyedd. Felly, gall unrhyw newid ym mhriodweddau'r powdr arwain at ddosbarthiad anghyson o'r cynnyrch.
Mae data o gyhoeddiadau diweddar yn dangos na all mesuryddion llif clasurol ddarparu gwybodaeth ddigonol am ddosbarthiad powdr mewn AM yn seiliedig ar wely'r powdr. O ran nodweddu'r deunydd crai (neu'r powdr), mae sawl dull mesur perthnasol ar y farchnad a all fodloni'r gofyniad hwn. Rhaid i'r cyflwr straen a maes llif y powdr fod yr un fath 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 rheomedrau clasurol.
Mae GranuTools wedi datblygu llif gwaith ar gyfer nodweddu powdr AM. Ein prif nod yw cyfarparu pob geometreg ag offeryn efelychu proses cywir, a defnyddir y llif gwaith hwn i ddeall ac olrhain esblygiad ansawdd powdr mewn amrywiol brosesau argraffu. Dewiswyd sawl aloi alwminiwm safonol (AlSi10Mg) ar gyfer gwahanol gyfnodau ar wahanol lwythi thermol (o 100 i 200 °C).
Gellir rheoli dirywiad thermol drwy ddadansoddi gallu'r powdr i gronni gwefr drydanol. Dadansoddwyd y powdrau am eu llifadwyedd (offeryn GranuDrum), cineteg pacio (offeryn GranuPack) ac ymddygiad electrostatig (offeryn GranuCharge). Mae mesuriadau cydlyniant a chineteg pacio yn addas ar gyfer olrhain ansawdd powdr.
Bydd powdrau sy'n hawdd eu rhoi ar waith yn dangos mynegeion cydlyniant isel, tra bydd powdrau â dynameg llenwi cyflym yn cynhyrchu rhannau mecanyddol â mandylledd is o'i gymharu â chynhyrchion sy'n anoddach eu llenwi.
Ar ôl sawl mis o storio yn ein labordy, dewiswyd tri phowdr aloi alwminiwm gyda gwahanol ddosbarthiadau maint gronynnau (AlSi10Mg) ac un sampl dur di-staen 316L, y cyfeirir atynt yma fel samplau A, B a C. Gall priodweddau'r samplau fod yn wahanol i weithgynhyrchwyr eraill. Mesurwyd dosbarthiad maint gronynnau'r sampl trwy ddadansoddiad diffractiad laser/ISO 13320.
Gan 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 yn anailgylchadwy, yna nid yw gweithgynhyrchu ychwanegol mor economaidd ag y gallai rhywun obeithio. Felly, bydd tri pharamedr yn cael eu hymchwilio: llif powdr, dynameg pacio ac electrostatig.
Mae taenadwyedd yn gysylltiedig ag unffurfiaeth a "llyfnder" yr haen bowdr 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.
Gan fod mandyllau yn bwyntiau gwan mewn deunydd, gallant arwain at graciau. Dynameg llenwi yw'r ail baramedr allweddol gan fod powdrau llenwi cyflym yn darparu mandylledd isel. Mesurir yr ymddygiad hwn gyda GranuPack gyda gwerth o n1/2.
Mae presenoldeb gwefrau trydanol yn y powdr yn creu grymoedd cydlynol sy'n arwain at ffurfio agglomeradau. Mae GranuCharge yn mesur gallu powdrau i gynhyrchu gwefr electrostatig pan fyddant mewn cysylltiad â deunyddiau dethol yn ystod llif.
Yn ystod y prosesu, gall GranuCharge ragweld dirywiad y llif, er enghraifft, wrth ffurfio haen mewn AM. Felly, mae'r mesuriadau a geir yn sensitif iawn i gyflwr wyneb y 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 sy'n seiliedig ar egwyddor y 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 o ddelweddau ar gyfnodau o 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 cylchdro, cyfrifir ongl y llif (neu "ongl gorffwys deinamig") αf o safle cymedrig y rhyngwyneb, a dadansoddir y ffactor cydlyniad deinamig σf sy'n gysylltiedig â bondio rhyng-grawn o amrywiadau rhyngwyneb.
Mae nifer o baramedrau'n effeithio ar yr ongl llif: ffrithiant, siâp a chydlyniant rhwng gronynnau (grymoedd van der Waals, electrostatig a chapilari). 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 bowdr nad yw'n gydlynol, felly wrth i adlyniad y powdr 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 gyflymder y cylchdro.
Mae mesuriadau dwysedd swmp, dwysedd tapio a chymhareb Hausner y GranuPack (a elwir hefyd yn “brofion tapio”) 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, crynhoi, ac ati. Mae’r gweithdrefnau a argymhellir wedi’u hamlinellu yn y Pharmacopoeia.
Mae gan y prawf syml hwn dair 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 y cyfaint arwain at wallau difrifol yn y canlyniadau. Oherwydd symlrwydd yr arbrawf, ni wnaethom ystyried deinameg cywasgu rhwng y mesuriadau cychwynnol a therfynol.
Dadansoddwyd ymddygiad y powdr a fwydwyd i'r allfa barhaus gan ddefnyddio offer awtomataidd. Mesurwch y cyfernod Hausner Hr, y dwysedd cychwynnol ρ(0) a'r dwysedd terfynol ρ(n) yn gywir ar ôl n clic.
Fel arfer, mae nifer y tapiau wedi'i osod ar n=500. Mae'r GranuPack yn fesuriad dwysedd tapio awtomataidd ac uwch yn seiliedig ar ymchwil ddeinamig ddiweddar.
Gellir defnyddio mynegeion eraill, ond nid ydynt wedi'u darparu yma. Rhoddir y powdr mewn tiwb metel trwy broses gychwyn awtomataidd drylwyr. Mae allosodiad y paramedr deinamig n1/2 a'r dwysedd uchaf ρ(∞) wedi'i dynnu o'r gromlin gywasgu.
Mae silindr gwag ysgafn yn eistedd ar ben gwely'r powdr i gadw'r rhyngwyneb powdr/aer yn wastad yn ystod y cywasgiad. 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 wedi'i osod ar ΔZ = 1 mm neu ΔZ = 3 mm, a fesurir yn awtomatig ar ôl pob cyffyrddiad. Cyfrifwch gyfaint V y pentwr o'r uchder.
Dwysedd yw cymhareb y màs m i gyfaint yr haen bowdr V. Mae màs y powdr m yn hysbys, cymhwysir y dwysedd ρ 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 cynrychioli'r dwysedd swmp cychwynnol a ρ(500) yw'r llif cyfrifedig ar ôl 500 o gylchoedd. Tap dwysedd. Wrth ddefnyddio'r dull GranuPack, mae'r canlyniadau'n atgynhyrchadwy gan ddefnyddio ychydig bach o bowdr (fel arfer 35 ml).
Mae priodweddau'r powdr a phriodweddau'r deunydd y mae'r ddyfais wedi'i gwneud ohono yn baramedrau allweddol. Yn ystod y llif, cynhyrchir gwefrau electrostatig y tu mewn i'r powdr oherwydd yr effaith driboelectrig, sef cyfnewid gwefrau pan fydd dau solid yn dod i gysylltiad.
Pan fydd y powdr yn llifo y tu mewn i'r ddyfais, mae effaith triboelectrig yn digwydd yn y cyswllt rhwng y gronynnau ac yn y cyswllt rhwng y gronynnau a'r ddyfais.
Wrth ddod 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 y llif. Mae'r sampl powdr yn llifo y tu mewn i'r tiwb V sy'n dirgrynu ac yn disgyn i mewn i gwpan Faraday sydd wedi'i gysylltu ag electromedr sy'n mesur y gwefr a geir wrth i'r powdr symud y tu mewn i'r tiwb V. I gael canlyniadau atgynhyrchadwy, defnyddiwch ddyfais gylchdroi neu ddirgrynu i fwydo tiwbiau V yn aml.
Mae'r effaith driboelectrig yn achosi i un gwrthrych ennill electronau ar ei wyneb ac felly dod yn negatif, tra bod gwrthrych arall yn colli electronau ac felly'n dod yn bositif. Mae rhai deunyddiau'n ennill electronau'n haws nag eraill, ac yn yr un modd, mae deunyddiau eraill yn colli electronau'n haws.
Mae pa ddeunydd sy'n dod yn negatif a pha un sy'n dod yn bositif yn dibynnu ar duedd gymharol y deunyddiau dan sylw i ennill neu golli electronau. I gynrychioli'r tueddiadau hyn, datblygwyd y gyfres driboelectrig a ddangosir yn Nhabl 1. Rhestrir deunyddiau â thuedd gwefr bositif ac eraill â thuedd gwefr negatif, a rhestrir dulliau deunydd nad ydynt yn dangos unrhyw duedd ymddygiadol yng nghanol y tabl.
Ar y llaw arall, dim ond gwybodaeth am dueddiadau yn ymddygiad gwefru deunyddiau y mae'r tabl yn ei darparu, felly crëwyd GranuCharge i ddarparu gwerthoedd rhifiadol cywir ar gyfer ymddygiad gwefru powdrau.
Cynhaliwyd nifer o arbrawf i ddadansoddi dadelfennu thermol. Gosodwyd y samplau ar 200°C am awr i ddwy. Yna dadansoddir y powdr ar unwaith gyda GranuDrum (enw poeth). Yna rhoddwyd y powdr mewn cynhwysydd nes iddo gyrraedd tymheredd amgylchynol ac yna dadansoddwyd gan ddefnyddio GranuDrum, GranuPack a GranuCharge (h.y. “oer”).
Dadansoddwyd samplau crai gan ddefnyddio GranuPack, GranuDrum a GranuCharge ar yr un lleithder/tymheredd ystafell (h.y. 35.0 ± 1.5% RH a thymheredd o 21.0 ± 1.0 °C).
Mae'r mynegai cydlyniant yn cyfrifo llifadwyedd powdrau ac yn cydberthyn â newidiadau yn safle'r rhyngwyneb (powdr/aer), sef dim ond tri grym cyswllt (grymoedd van der Waals, capilarïaidd ac electrostatig). Cyn yr arbrawf, cofnodwyd lleithder cymharol yr aer (RH, %) a thymheredd (°C). Yna tywalltwyd y powdr i'r drwm, a dechreuodd yr arbrawf.
Daethom i'r casgliad nad yw'r cynhyrchion hyn yn agored i gydgrynhoi 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 chafodd Samplau C ac SS 316L eu heffeithio gan dymheredd a dim ond tewychu cneifio a ddangoswyd. Roedd gan bob powdr well lledaeniad (h.y. mynegai cydlyniant is) ar ôl gwresogi ac oeri.
Mae effaith y tymheredd hefyd yn dibynnu ar arwynebedd penodol y gronynnau. Po uchaf yw dargludedd thermol y deunydd, y mwyaf yw'r effaith ar dymheredd (h.y. ???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 bod yn gallu ymledu'n gynyddol, ac mae hyd yn oed sbesimenau wedi'u hoeri yn cyflawni llifadwyedd gwell na'r powdrau gwreiddiol.
Ar gyfer pob arbrawf GranuPack, cofnodwyd màs y powdr cyn pob arbrawf, a tharwyd y sampl 500 o weithiau gydag amledd effaith o 1 Hz gyda chwymp rhydd o 1 mm yn y gell fesur (egni effaith ∝). Caiff y sampl ei rhoi yn y gell fesur yn unol â chyfarwyddiadau meddalwedd sy'n annibynnol ar y defnyddiwr. Yna ailadroddwyd y mesuriadau ddwywaith i asesu'r atgynhyrchadwyedd ac ymchwiliwyd i'r gwyriad cymedrig a safonol.
Ar ôl cwblhau'r dadansoddiad GranuPack, dwysedd swmp cychwynnol (ρ(0)), dwysedd swmp terfynol (mewn tapiau lluosog, n = 500, h.y. ρ(500)), cymhareb Hausner/mynegai Carr (Hr/Cr) a dau baramedr cofrestru (n1/2 a τ) sy'n gysylltiedig â chineteg cywasgu. Dangosir y dwysedd gorau posibl 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 di-staen 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, a chan ystyried y gwallau (1.380 g / ml), mae gan samplau B a C yr un gwerth tua.
Wrth i'r powdr gael ei gynhesu, mae ei gymhareb Hausner yn lleihau, a dim ond gyda samplau B, C, ac SS 316L y mae hyn yn digwydd. Ar gyfer sampl A, nid oedd yn bosibl ei berfformio oherwydd maint y bariau gwall. Ar gyfer n1/2, mae'r tanlinellu tuedd parametrig yn fwy cymhleth. Ar gyfer sampl A ac SS 316L, gostyngodd gwerth n1/2 ar ôl 2 awr ar 200°C, tra ar gyfer powdrau B a C cynyddodd ar ôl llwytho thermol.
Defnyddiwyd porthwr dirgrynol ar gyfer pob arbrawf GranuCharge (gweler Ffigur 8). Defnyddiwch diwbiau dur di-staen 316L. Ailadroddwyd y mesuriadau 3 gwaith i asesu'r atgynhyrchadwyedd. Roedd pwysau'r cynnyrch a ddefnyddiwyd ar gyfer pob mesuriad tua 40 ml ac ni chafwyd unrhyw bowdr ar ôl y mesuriad.
Cyn yr arbrawf, cofnodwyd pwysau'r powdr (mp, g), lleithder cymharol yr aer (RH, %), a thymheredd (°C). Ar ddechrau'r prawf, mesurwyd dwysedd gwefr y powdr cynradd (q0 mewn µC/kg) trwy roi'r powdr mewn cwpan Faraday. Yn olaf, pennwyd màs y powdr a chyfrifwyd y dwysedd gwefr terfynol (qf, µC/kg) ac Δq (Δq = qf – q0) ar ddiwedd yr arbrawf.
Dangosir y data GranuCharge crai yn Nhabl 2 a Ffigur 9 (σ yw'r gwyriad safonol a gyfrifir o ganlyniadau'r prawf atgynhyrchadwyedd), a dangosir y canlyniadau fel histogram (dim ond q0 ac Δq a ddangosir). SS 316L sydd â'r gwefr gychwynnol 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 tynnu unrhyw gasgliadau oherwydd maint y gwallau.
Ar ôl dod i gysylltiad â phibell ddur di-staen 316L, sampl A a dderbyniodd y lleiafswm o wefr, tra bod powdrau B a C yn dangos tuedd debyg, os rhwbiwyd powdr SS 316L yn erbyn SS 316L, canfuwyd dwysedd gwefr yn agos at 0 (gweler y gyfres driboelectrig). Mae cynnyrch B yn dal i fod â mwy o wefr nag A. Ar gyfer sampl C, mae'r duedd yn parhau (gwefr gychwynnol positif a gwefr derfynol ar ôl gollyngiad), ond mae nifer y gwefrau'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 gwefr gychwynnol a symudodd y gwefr derfynol o negatif i bositif. Powdr SS 316L oedd â'r gwefr gychwynnol uchaf a daeth ei newid dwysedd gwefr yn bositif ond arhosodd yn isel (h.y. 0.033 nC/g).
Fe wnaethon ni 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 llifadwyedd 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 dadansoddi 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 unrhyw duedd glir ar gyfer y paramedr pacio (n1/2) gan fod rhai cynhyrchion wedi dangos cynnydd yng nghyflymder pacio tra bod eraill wedi cael effaith gyferbyniol (e.e. Samplau B a C).