Ni uzas kuketojn por plibonigi vian sperton. Daŭrigante la navigadon en ĉi tiu retejo, vi konsentas pri nia uzado de kuketoj. Pliaj informoj.
Aldona fabrikado (AM) implikas krei 3D-objektojn, po unu ultra-maldika tavolo, kio faras ĝin pli multekosta ol tradicia prilaborado. Tamen, nur malgranda parto de la pulvoro estas veldita al la komponanto dum la muntado. La resto ne kunfandiĝas, do ĝi povas esti reuzata. Kontraste, se la objekto estas kreita laŭ la klasika maniero, ĝi kutime postulas mueladon kaj maŝinadon por forigi materialon.
La ecoj de la pulvoro determinas la parametrojn de la maŝino kaj devas esti konsiderataj unue. La kosto de AM ne estus ekonomia, ĉar la nefandita pulvoro estas poluita kaj ne reciklebla. Pulvora degenero rezultas en du fenomenoj: kemia modifo de la produkto kaj ŝanĝoj en mekanikaj ecoj kiel morfologio kaj partikla grandecdistribuo.
En la unua kazo, la ĉefa tasko estas krei solidajn strukturojn enhavantajn purajn alojojn, do ni devas eviti poluadon de la pulvoro, ekzemple, per oksidoj aŭ nitridoj. En ĉi-lasta fenomeno, ĉi tiuj parametroj estas asociitaj kun flueco kaj ŝvebebleco. Tial, ajna ŝanĝo en la ecoj de la pulvoro povas konduki al neunuforma distribuo de la produkto.
Datumoj el lastatempaj publikaĵoj indikas, ke klasikaj fluomezuriloj ne povas provizi adekvatajn informojn pri la distribuo de pulvoro en AM surbaze de la pulvora lito. Koncerne la karakterizadon de la kruda materialo (aŭ pulvoro), ekzistas pluraj koncernaj mezurmetodoj sur la merkato, kiuj povas kontentigi ĉi tiun postulon. La streĉa stato kaj la pulvora fluokampo devas esti la samaj en la mezura aranĝo kaj en la procezo. La ĉeesto de kunpremaj ŝarĝoj estas nekongrua kun la libersurfaca fluo uzata en IM-aparatoj, tondtestoj kaj klasikaj reometroj.
GranuTools evoluigis laborfluon por karakterizi AM-pulvoron. Nia ĉefa celo estas ekipi ĉiun geometrion per preciza proceza simula ilo, kaj ĉi tiu laborfluo estas uzata por kompreni kaj spuri la evoluon de pulvorkvalito en diversaj presprocezoj. Pluraj normaj aluminiaj alojoj (AlSi10Mg) estis elektitaj por malsamaj daŭroj ĉe malsamaj termikaj ŝarĝoj (de 100 ĝis 200 °C).
Termika degradiĝo povas esti kontrolita per analizado de la kapablo de la pulvoro akumuli elektran ŝargon. La pulvoroj estis analizitaj pri fluebleco (GranuDrum-instrumento), pakadkinetiko (GranuPack-instrumento) kaj elektrostatika konduto (GranuCharge-instrumento). Mezuradoj de kohezio kaj pakadkinetiko taŭgas por spuri la kvaliton de la pulvoro.
Pulvoroj, kiujn facile apliki, montros malaltajn koheziajn indicojn, dum pulvoroj kun rapida pleniga dinamiko produktos mekanikajn partojn kun pli malalta poreco kompare kun pli malfacile plenigeblaj produktoj.
Post pluraj monatoj da stokado en nia laboratorio, tri aluminiaj alojpulvoroj kun malsamaj partiklaj grandecdistribuoj (AlSi10Mg) kaj unu 316L rustorezista ŝtalo specimeno estis elektitaj, ĉi tie nomataj specimenoj A, B kaj C. La ecoj de la specimenoj povas diferenci de aliaj fabrikantoj. La partikla grandecdistribuo de la specimeno estis mezurita per lasera difrakta analizo/ISO 13320.
Ĉar ili regas la parametrojn de la maŝino, la ecoj de la pulvoro devas esti konsiderataj unue, kaj se nefanditaj pulvoroj estas konsiderataj poluitaj kaj nerecikleblaj, tiam aldona fabrikado ne estas tiel ekonomia kiel oni eble esperus. Tial, tri parametroj estos esplorataj: pulvorfluo, pakadodinamiko kaj elektrostatiko.
Disŝmiriĝemo rilatas al la homogeneco kaj "glateco" de la pulvora tavolo post la rekovraĵo. Ĉi tio estas tre grava, ĉar glataj surfacoj estas pli facile printeblaj kaj povas esti ekzamenitaj per la ilo GranuDrum kun mezurado de adhera indico.
Ĉar poroj estas malfortaj punktoj en materialo, ili povas konduki al fendetoj. La pleniga dinamiko estas la dua ŝlosila parametro, ĉar rapidaj plenigaj pulvoroj provizas malaltan porecon. Ĉi tiu konduto estas mezurata per GranuPack kun valoro de n1/2.
La ĉeesto de elektraj ŝargoj en la pulvoro kreas koheziajn fortojn, kiuj kondukas al la formado de aglomeraĵoj. GranuCharge mezuras la kapablon de pulvoroj generi elektrostatikan ŝargon kiam ili kontaktas elektitajn materialojn dum fluo.
Dum prilaborado, GranuCharge povas antaŭdiri la malboniĝon de fluo, ekzemple, dum formado de tavolo en AM. Tiel, la akiritaj mezuroj estas tre sentemaj al la stato de la grena surfaco (oksidiĝo, poluado kaj malglateco). La maljuniĝo de la reakirita pulvoro tiam povas esti precize kvantigita (±0.5 nC).
La GranuDrum estas programita pulvora fluomezurmetodo bazita sur la principo de rotacianta tamburo. Duono de la pulvora specimeno estas enhavita en horizontala cilindro kun travideblaj flankmuroj. La tamburo rotacias ĉirkaŭ sia akso je angula rapido de 2 ĝis 60 rpm, kaj la CCD-fotilo prenas bildojn (de 30 ĝis 100 bildoj je 1-sekundaj intervaloj). La aero/pulvora interfaco estas identigita sur ĉiu bildo uzante randdetektan algoritmon.
Kalkulu la averaĝan pozicion de la interfaco kaj la oscilojn ĉirkaŭ ĉi tiu averaĝa pozicio. Por ĉiu rotacia rapido, la fluangulo (aŭ "dinamika angulo de ripozo") αf estas kalkulata el la averaĝa interfaca pozicio, kaj la dinamika kohezia faktoro σf asociita kun intergrajna ligado estas analizita el interfacaj fluktuoj.
La fluangulo estas influata de pluraj parametroj: frotado, formo kaj kohezio inter partikloj (fortoj de van der Waals, elektrostatikaj kaj kapilaraj). Koheziaj pulvoroj rezultigas intermitan fluon, dum neviskozaj pulvoroj rezultigas regulan fluon. Malaltaj valoroj de la fluangulo αf respondas al bona fluo. Dinamika adherindico proksima al nulo respondas al nekohezia pulvoro, do kiam la adhero de la pulvoro pliiĝas, la adherindico pliiĝas laŭe.
GranuDrum permesas al vi mezuri la unuan angulon de la lavango kaj la aerumadon de la pulvoro dum la fluo, kaj ankaŭ mezuri la adherindekson σf kaj la fluangulon αf depende de la rotacia rapido.
La mezuradoj de GranuPack pri volumena denseco, frapeta denseco kaj Hausner-proporcio (ankaŭ konataj kiel "frapaj testoj") estas idealaj por pulvora karakterizado pro ilia facileco kaj rapideco de mezurado. La denseco de la pulvoro kaj la kapablo pliigi ĝian densecon estas gravaj parametroj dum stokado, transportado, aglomerado, ktp. Rekomenditaj proceduroj estas skizitaj en la Farmakopeo.
Ĉi tiu simpla testo havas tri gravajn malavantaĝojn. La mezurado dependas de la funkciigisto, kaj la metodo de plenigo influas la komencan volumenon de la pulvoro. Mezuri la tutan volumenon povas konduki al gravaj eraroj en la rezultoj. Pro la simpleco de la eksperimento, ni ne konsideris la kompaktiĝan dinamikon inter la komencaj kaj finaj mezuradoj.
La konduto de la pulvoro enigita en la kontinuan elirejon estis analizita per aŭtomata ekipaĵo. Precize mezuru la koeficienton de Hausner Hr, komencan densecon ρ(0) kaj finan densecon ρ(n) post n klakoj.
La nombro de frapetoj estas kutime fiksita je n=500. La GranuPack estas aŭtomatigita kaj altnivela mezurado de frapeta denseco bazita sur lastatempa dinamika esplorado.
Aliaj indeksoj uzeblas, sed ili ne estas provizitaj ĉi tie. La pulvoro estas metita en metalan tubon per rigora aŭtomata inicialiga procezo. La ekstrapolo de la dinamika parametro n1/2 kaj la maksimuma denseco ρ(∞) estis forigitaj de la kompaktiga kurbo.
Malpeza kava cilindro sidas sur la pulvora lito por teni la pulvoro/aera interfaco ebena dum kompaktigo. La tubo enhavanta la pulvoran specimenon leviĝas ĝis fiksa alto ΔZ kaj falas libere je alto kutime fiksita je ΔZ = 1 mm aŭ ΔZ = 3 mm, kiu estas aŭtomate mezurata post ĉiu tuŝo. Kalkulu la volumenon V de la stako el la alto.
Denseco estas la rilatumo de la maso m al la volumeno de la pulvora tavolo V. La maso de la pulvoro m estas konata, la denseco ρ estas aplikata post ĉiu frapo.
La koeficiento de Hausner, Hr, rilatas al la kompaktiga faktoro kaj estas analizita per la ekvacio Hr = ρ(500) / ρ(0), kie ρ(0) estas la komenca denseco kaj ρ(500) estas la kalkulita fluo post 500 cikloj. Denseco-mezuro. Kiam oni uzas la metodon GranuPack, la rezultoj estas reprodukteblaj uzante malgrandan kvanton da pulvoro (kutime 35 ml).
La ecoj de la pulvoro kaj la ecoj de la materialo, el kiu la aparato estas farita, estas ŝlosilaj parametroj. Dum la fluo, elektrostatikaj ŝargoj generiĝas ene de la pulvoro pro la triboelektra efiko, kiu estas la interŝanĝo de ŝargoj kiam du solidoj kontaktiĝas.
Kiam la pulvoro fluas en la aparaton, triboelektra efiko okazas ĉe la kontakto inter la partikloj kaj ĉe la kontakto inter la partikloj kaj la aparato.
Post kontakto kun la elektita materialo, la GranuCharge aŭtomate mezuras la kvanton de elektrostatika ŝargo generita ene de la pulvoro dum fluo. La pulvora specimeno fluas ene de la vibranta V-tubo kaj falas en Faraday-tason konektitan al elektrometro, kiu mezuras la akiritan ŝargon dum la pulvoro moviĝas ene de la V-tubo. Por reprodukteblaj rezultoj, uzu rotaciantan aŭ vibrantan aparaton por ofte provizi la V-tubojn.
La triboelektra efiko kaŭzas, ke unu objekto akiras elektronojn sur sia surfaco kaj tiel negative ŝargiĝas, dum alia objekto perdas elektronojn kaj tiel pozitive ŝargiĝas. Iuj materialoj akiras elektronojn pli facile ol aliaj, kaj simile, aliaj materialoj pli facile perdas elektronojn.
Kiu materialo fariĝas negativa kaj kiu fariĝas pozitiva dependas de la relativa inklino de la koncernaj materialoj gajni aŭ perdi elektronojn. Por reprezenti ĉi tiujn tendencojn, la triboelektra serio montrita en Tabelo 1 estis evoluigita. Materialoj kun pozitiva ŝarga tendenco kaj aliaj kun negativa ŝarga tendenco estas listigitaj, kaj materialaj metodoj, kiuj ne montras ian ajn kondutan tendencon, estas listigitaj en la mezo de la tabelo.
Aliflanke, la tabelo nur provizas informojn pri tendencoj en la ŝarga konduto de materialoj, do GranuCharge estis kreita por provizi precizajn nombrajn valorojn por la ŝarga konduto de pulvoroj.
Pluraj eksperimentoj estis faritaj por analizi termikan malkomponiĝon. La specimenoj estis metitaj je 200 °C dum unu ĝis du horoj. La pulvoro estas poste tuj analizita per GranuDrum (nomo varma). La pulvoro estis poste metita en ujon ĝis atingi ĉirkaŭan temperaturon kaj poste analizita per GranuDrum, GranuPack kaj GranuCharge (t.e., "malvarma").
Krudaj specimenoj estis analizitaj uzante GranuPack, GranuDrum kaj GranuCharge ĉe la sama ĉambra humideco/temperaturo (t.e. 35.0 ± 1.5% RH kaj 21.0 ± 1.0 °C temperaturo).
La kohezia indekso kalkulas la flueblecon de pulvoroj kaj korelacias kun ŝanĝoj en la pozicio de la interfaco (pulvoro/aero), kiu estas nur tri kontaktaj fortoj (van der Waals, kapilaraj kaj elektrostatikaj fortoj). Antaŭ la eksperimento, la relativa aerhumideco (RH, %) kaj temperaturo (°C) estis registritaj. Poste la pulvoro estis verŝita en la tamburon, kaj la eksperimento komenciĝis.
Ni konkludis, ke ĉi tiuj produktoj ne estas sentemaj al aglomerado kiam oni konsideras tiksotropajn parametrojn. Interese, termika streso ŝanĝis la reologian konduton de la pulvoroj de specimenoj A kaj B de tond-dikiĝo al tond-maldikiĝo. Aliflanke, Specimenoj C kaj SS 316L ne estis influitaj de temperaturo kaj nur montris tond-dikiĝon. Ĉiu pulvoro havis pli bonan ŝvebeblecon (t.e., pli malaltan kohezian indekson) post varmigo kaj malvarmigo.
La temperatura efiko ankaŭ dependas de la specifa areo de la partikloj. Ju pli alta estas la varmokondukteco de la materialo, des pli granda estas la efiko sur la temperaturo (ekz. ???225°?=250°.?-1.?-1) kaj ???316°. 225°?=19°.?-1.?-1) Ju pli malgranda estas la partiklo, des pli granda estas la efiko de temperaturo. Aluminiaj alojpulvoroj estas bonegaj por alttemperaturaj aplikoj pro sia pliigita ŝvebebleco, kaj eĉ malvarmigitaj specimenoj atingas pli bonan flueblecon ol la originalaj pulvoroj.
Por ĉiu GranuPack-eksperimento, la maso de la pulvoro estis registrita antaŭ ĉiu eksperimento, kaj la specimeno estis trafita 500 fojojn kun frapfrekvenco de 1 Hz kun libera falo de 1 mm en la mezurĉelo (frapenergio ∝). La specimeno estas enmetita en la mezurĉelon laŭ uzanto-sendependaj programaraj instrukcioj. Poste la mezuradoj estis ripetitaj dufoje por taksi la reprodukteblecon kaj esplori la meznombron kaj norman devion.
Post kiam la GranuPack-analizo estas kompletigita, la komenca denseco (ρ(0)), la fina denseco (ĉe pluraj premoj, n = 500, t.e. ρ(500)), la Hausner-proporcio/Carr-indekso (Hr/Cr) kaj du registraj parametroj (n1/2 kaj τ) rilataj al la kompaktiĝa kinetiko estas montritaj. La optimuma denseco ρ(∞) ankaŭ estas montrita (vidu Apendicon 1). La suba tabelo restrukturas la eksperimentajn datumojn.
Figuroj 6 kaj 7 montras la ĝeneralan kompaktiĝan kurbon (volumendenseco kontraŭ nombro da alfrapoj) kaj la proporcion de la parametro n1/2/Hausner. Erarstangoj kalkulitaj uzante la meznombron estas montritaj sur ĉiu kurbo, kaj normaj devioj estis kalkulitaj per ripeteblecaj testoj.
La produkto el neoksidebla ŝtalo 316L estis la plej peza produkto (ρ(0) = 4,554 g/mL). Rilate al la denseco de frapetado, SS 316L restas la plej peza pulvoro (ρ(n) = 5,044 g/mL), sekvata de Specimeno A (ρ(n) = 1,668 g/mL), sekvata de Specimeno B (ρ(n) = 1,668 g/ml)./ml) (n) = 1,645 g/ml). Specimeno C estis la plej malalta (ρ(n) = 1,581 g/mL). Laŭ la denseco de la komenca pulvoro, ni vidas, ke specimeno A estas la plej malpeza, kaj konsiderante la erarojn (1,380 g/ml), specimenoj B kaj C havas proksimume la saman valoron.
Dum la pulvoro varmiĝas, ĝia Hausner-proporcio malpliiĝas, kaj tio okazas nur kun specimenoj B, C, kaj SS 316L. Por specimeno A, ne eblis plenumi tion pro la grandeco de la erarstangoj. Por n1/2, la substrekado de la parametrika tendenco estas pli kompleksa. Por specimenoj A kaj SS 316L, la valoro de n1/2 malpliiĝis post 2 horoj je 200°C, dum por la pulvoroj B kaj C ĝi pliiĝis post termika ŝarĝo.
Vibranta nutrilo estis uzata por ĉiu GranuCharge-eksperimento (vidu Figuron 8). Uzis tubon el neoksidebla ŝtalo 316L. Mezuradoj estis ripetitaj 3 fojojn por taksi reprodukteblecon. La pezo de la produkto uzata por ĉiu mezurado estis proksimume 40 ml kaj neniu pulvoro estis reakirita post la mezurado.
Antaŭ la eksperimento, la pezo de la pulvoro (mp, g), relativa aerhumideco (RH, %), kaj temperaturo (°C) estis registritaj. Komence de la testo, la ŝarĝdenseco de la primara pulvoro (q0 en µC/kg) estis mezurita metante la pulvoron en Faraday-tason. Fine, la pulvormaso estis fiksita kaj la fina ŝarĝdenseco (qf, µC/kg) kaj Δq (Δq = qf – q0) ĉe la fino de la eksperimento estis kalkulitaj.
La krudaj GranuCharge-datumoj estas montritaj en Tabelo 2 kaj Figuro 9 (σ estas la norma devio kalkulita el la rezultoj de la reproduktebleca testo), kaj la rezultoj estas montritaj kiel histogramo (nur q0 kaj Δq estas montritaj). SS 316L havas la plej malaltan komencan ŝargon; tio eble ŝuldiĝas al la fakto, ke ĉi tiu produkto havas la plej altan PSD. Kiam temas pri la komenca ŝarĝo de primara aluminialoja pulvoro, neniuj konkludoj povas esti faritaj pro la grandeco de la eraroj.
Post kontakto kun tubo el neoksidebla ŝtalo 316L, specimeno A ricevis la plej malgrandan kvanton da ŝargo, dum la pulvoroj B kaj C montris similan tendencon: se oni frotis SS 316L-pulvoron kontraŭ SS 316L, oni trovis ŝargodensecon proksiman al 0 (vidu triboelektran serion). Produkto B estas ankoraŭ pli ŝargita ol A. Por specimeno C, la tendenco daŭras (pozitiva komenca ŝargo kaj fina ŝargo post elfluado), sed la nombro da ŝargoj pliiĝas post termika degradiĝo.
Post 2 horoj da termika streso je 200 °C, la konduto de la pulvoro fariĝas tre interesa. En specimenoj A kaj B, la komenca ŝargo malpliiĝis kaj la fina ŝargo ŝanĝiĝis de negativa al pozitiva. SS 316L-pulvoro havis la plej altan komencan ŝargon kaj ĝia ŝanĝo de ŝargodenseco fariĝis pozitiva sed restis malalta (t.e. 0,033 nC/g).
Ni esploris la efikon de termika degradiĝo sur la kombinita konduto de aluminiaj alojoj (AlSi10Mg) kaj 316L rustorezista ŝtalpulvoroj, dum la originalaj pulvoroj estis analizitaj post 2 horoj je 200°C en aero.
La uzo de pulvoroj je altaj temperaturoj povas plibonigi la flueblecon de la produkto, efiko kiu ŝajnas esti pli grava por pulvoroj kun alta specifa areo kaj materialoj kun alta varmokondukteco. GranuDrum estis uzata por taksi fluon, GranuPack estis uzata por dinamika paka analizo, kaj GranuCharge estis uzata por analizi la triboelektron de pulvoro en kontakto kun 316L rustorezista ŝtala tubo.
Ĉi tiuj rezultoj estis determinitaj uzante GranuPack, kiu montris plibonigon en la koeficiento de Hausner por ĉiu pulvoro (escepte de specimeno A, pro la grandeco de la eraroj) post la termika stresprocezo. Neniu klara tendenco estis trovita por la paka parametro (n1/2), ĉar iuj produktoj montris pliiĝon en la paka rapido, dum aliaj havis kontrastan efikon (ekz. Specimenoj B kaj C).