Ni uzas kuketojn por plibonigi vian sperton.Daŭrigante foliumi ĉi tiun retejon, vi konsentas pri nia uzo de kuketoj.Kromaj Informoj.
Aldona fabrikado (AM) implikas krei 3D objektojn, unu ultra-maldika tavolo samtempe, farante ĝin pli multekosta ol tradicia prilaborado.Tamen, nur malgranda parto de la pulvoro estas veldita al la komponento dum la kunigprocezo.La ceteraj ne kunfandiĝas, do ili povas esti reuzitaj.Kontraste, se la objekto estas kreita en la klasika maniero, ĝi kutime postulas muelado kaj maŝinado por forigi materialon.
La propraĵoj de la pulvoro determinas la parametrojn de la maŝino kaj devas esti konsiderataj unue.La kosto de AM ne estus ekonomia pro tio, ke la nefandita pulvoro estas poluita kaj ne reciklebla.Degenero de pulvoro rezultigas du fenomenojn: kemia modifo de la produkto kaj ŝanĝoj en mekanikaj propraĵoj kiel ekzemple morfologio kaj partikla grandeco distribuo.
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 nitruroj.En ĉi-lasta fenomeno, ĉi tiuj parametroj estas rilataj al flueco kaj disvastigebleco.Sekve, ajna ŝanĝo en la propraĵoj de la pulvoro povas konduki al neunuforma distribuado de la produkto.
Datumoj de lastatempaj publikaĵoj indikas, ke klasikaj flumezuriloj ne povas provizi taŭgajn informojn pri la distribuado de pulvoro en AM bazita sur la pulvora lito.Koncerne la karakterizadon de la krudaĵo (aŭ pulvoro), ekzistas pluraj rilataj mezurmetodoj sur la merkato, kiuj povas kontentigi ĉi tiun postulon.La streĉa stato kaj la pulvorflua kampo devas esti la samaj en la mezurado kaj en la procezo.La ĉeesto de kunpremaj ŝarĝoj estas malkongrua kun la libera surfacfluo uzita en IM-aparatoj en tondtestiloj 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 pulvora kvalito en diversaj presaj procezoj.Pluraj normaj aluminialojoj (AlSi10Mg) estis selektitaj por malsamaj tempodaŭroj ĉe malsamaj termikaj ŝarĝoj (de 100 ĝis 200 °C).
Termika degenero povas esti kontrolita analizante la kapablon de la pulvoro akumuli elektran ŝargon.La pulvoroj estis analizitaj por fluebleco (GranuDrum-instrumento), paka kinetiko (GranuPack-instrumento) kaj elektrostatika konduto (GranuCharge-instrumento).Kohezio- kaj pakaj kinetikaj mezuradoj taŭgas por spuri pulvoran kvaliton.
Pulvoroj, kiuj estas facile aplikigeblaj, montros malaltajn koherajn 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 aluminialojaj pulvoroj kun malsamaj partiklaj distribuoj (AlSi10Mg) kaj unu 316L neoksidebla ŝtalo specimeno estis elektitaj, ĉi tie referitaj kiel specimenoj A, B kaj C. La propraĵoj de la specimenoj povas diferenci de aliaj fabrikantoj.Specimena partiklogranda distribuo estis mezurita per lasera difrakta analizo/ISO 13320.
Ĉar ili kontrolas la parametrojn de la maŝino, la propraĵoj 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 povus esperi.Tial, tri parametroj estos esploritaj: pulvorfluo, paka dinamiko kaj elektrostatiko.
Disvastigebleco rilatas al la unuformeco kaj "glateco" de la pulvortavolo post la rekovranta operacio.Ĉi tio estas tre grava ĉar glataj surfacoj estas pli facile prineblaj kaj povas esti ekzamenitaj per la ilo GranuDrum kun mezurado de adherindeksoj.
Ĉar poroj estas malfortaj punktoj en materialo, ili povas konduki al fendoj.Pleniga dinamiko estas la dua ŝlosila parametro ĉar rapidaj plenigaj pulvoroj provizas malaltan porecon.Ĉi tiu konduto estas mezurita 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 en kontakto kun elektitaj materialoj dum fluo.
Dum prilaborado, GranuCharge povas antaŭdiri la difekton de fluo, ekzemple, kiam formas tavolon en AM.Tiel, la akiritaj mezuradoj estas tre sentemaj al la stato de la grensurfaco (oksidado, poluado kaj malglateco).La maljuniĝo de la reakirita pulvoro tiam povas esti precize kvantigita (±0.5 nC).
La GranuDrum estas planita pulvora fluo-mezura metodo bazita sur la rotacia tambura principo.Duono de la pulvora specimeno estas enhavita en horizontala cilindro kun travideblaj flankaj muroj.La tamburo rotacias ĉirkaŭ sia akso kun angulrapideco 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 randan detektalgoritmon.
Kalkulu la averaĝan pozicion de la interfaco kaj la osciladojn ĉirkaŭ ĉi tiu averaĝa pozicio.Por ĉiu rotacia rapideco, la fluangulo (aŭ "dinamika angulo de ripozo") αf estas kalkulita de la averaĝa interfacpozicio, kaj la dinamika koheziofaktoro σf asociita kun intergrajna ligado estas analizita de interfacfluktuoj.
La fluangulo estas trafita per kelkaj parametroj: frotado, formo kaj kohezio inter partikloj (kamioneto der Waals, elektrostatika kaj kapilaraj fortoj).Koheziaj pulvoroj rezultigas intermitan fluon, dum ne-viskozaj pulvoroj rezultigas regulan fluon.Malaltaj valoroj de la fluangulo αf respondas al bona fluo.Dinamika adhera indekso proksima al nulo respondas al nekohezia pulvoro, do kiam la adhero de la pulvoro pliiĝas, la adhera indekso pliiĝas laŭe.
GranuDrum permesas mezuri la unuan angulon de la lavango kaj la aerigon de la pulvoro dum la fluo, kaj ankaŭ mezuri la adheran indicon σf kaj la fluan angulon αf depende de la rotacia rapideco.
La granda denseco de la GranuPack, frapeta denseco kaj Hausner-proporcio-mezuradoj (ankaŭ konataj kiel "frapettestoj") estas idealaj por pulvorkarakterizado pro sia 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 provo havas tri gravajn malavantaĝojn.La mezurado dependas de la funkciigisto, kaj la metodo de plenigo influas la komencan volumon de la pulvoro.Mezuri totalan volumon povas konduki al gravaj eraroj en la rezultoj.Pro la simpleco de la eksperimento, ni ne konsideris la kompaktan dinamikon inter la komencaj kaj finaj mezuradoj.
La konduto de la pulvoro nutrita en la kontinuan ellasejon estis analizita per aŭtomata ekipaĵo.Precize mezuru la Hausner-koeficienton Hr, komencan densecon ρ(0) kaj finan densecon ρ(n) post n klakoj.
La nombro da frapetoj estas kutime fiksita ĉe n=500.La GranuPack estas aŭtomatigita kaj progresinta frapeta denseco-mezurado bazita sur lastatempa dinamika esplorado.
Aliaj indeksoj povas esti uzataj, sed ili ne estas provizitaj ĉi tie.La pulvoro estas metita en metalan tubon per rigora aŭtomatigita komenca procezo.La eksterpolado de la dinamika parametro n1/2 kaj la maksimuma denseco ρ(∞) estis forigita de la kompakta kurbo.
Malpeza kava cilindro sidas supre de la pulvora lito por konservi la pulvoran/aerinterfacon nivelon dum kompaktado.La tubo enhavanta la pulvoran specimenon altiĝas al fiksa alteco ΔZ kaj falas libere je alteco kutime fiksita ĉe ΔZ = 1 mm aŭ ΔZ = 3 mm, kiu estas aŭtomate mezurita post ĉiu tuŝo.Kalkulu la volumon V de la stako de la alteco.
Denso estas la rilatumo de la maso m al la volumeno de la pulvortavolo V. La maso de la pulvoro m estas konata, la denseco ρ estas aplikata post ĉiu efiko.
La Hausner-koeficiento Hr rilatas al la kompakta faktoro kaj estas analizita per la ekvacio Hr = ρ(500) / ρ(0), kie ρ(0) estas la komenca pogranda denseco kaj ρ(500) estas la kalkulita fluo post 500 cikloj.Denseco krano.Kiam vi uzas la metodon GranuPack, la rezultoj estas reprodukteblaj per malgranda kvanto da pulvoro (kutime 35 ml).
La propraĵoj de la pulvoro kaj la propraĵoj de la materialo, el kiu la aparato estas farita, estas ŝlosilaj parametroj.Dum la fluo, elektrostatikaj ŝargoj estas generitaj ene de la pulvoro pro la triboelektra efiko, kio estas la interŝanĝo de ŝargoj kiam du solidoj venas en kontakton.
Kiam la pulvoro fluas ene de la aparato, 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 pulvorprovaĵo fluas ene de la vibra V-tubo kaj falas en Faraday-tason ligitan al elektrometro kiu mezuras la ŝargon akiritan kiam la pulvoro moviĝas ene de la V-tubo.Por reprodukteblaj rezultoj, uzu rotacian aŭ vibran aparaton por nutri V-tubojn ofte.
La triboelektra efiko igas unu objekton akiri elektronojn sur ĝia surfaco kaj tiel iĝi negative ŝargita, dum alia objekto perdas elektronojn kaj tiel iĝas pozitive ŝargita.Iuj materialoj gajnas elektronojn pli facile ol aliaj, kaj simile, aliaj materialoj perdas elektronojn pli facile.
Kiu materialo iĝas negativa kaj kiu iĝas pozitiva dependas de la relativa tendenco de la materialoj implikitaj 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 iun kondutan tendencon, estas listigitaj meze de la tabelo.
Aliflanke, la tabelo nur provizas informojn pri tendencoj en la ŝarĝa konduto de materialoj, do GranuCharge estis kreita por provizi precizajn nombrajn valorojn por la ŝarĝa konduto de pulvoroj.
Pluraj eksperimentoj estis faritaj por analizi termika putriĝon.La specimenoj estis metitaj je 200 °C dum unu ĝis du horoj.La pulvoro tiam estas tuj analizita per GranuDrum (varma nomo).La pulvoro tiam estis metita en ujo ĝis atingi ĉirkaŭan temperaturon kaj tiam analizita uzante GranuDrum, GranuPack kaj GranuCharge (te "malvarma").
Krudaj specimenoj estis analizitaj uzante GranuPack, GranuDrum kaj GranuCharge ĉe la sama ĉambra humideco/temperaturo (te 35.0 ± 1.5% RH kaj 21.0 ± 1.0 °C temperaturo).
La kohezio-indekso kalkulas la flueblecon de pulvoroj kaj korelacias kun ŝanĝoj en la pozicio de la interfaco (pulvoro/aero), kio estas nur tri kontaktofortoj (kamioneto der Waals, kapilaraj kaj elektrostatikaj fortoj).Antaŭ la eksperimento, la relativa aerhumido (RH, %) kaj temperaturo (°C) estis registritaj.Tiam la pulvoro estis verŝita en la tamburon, kaj la eksperimento komenciĝis.
Ni konkludis, ke ĉi tiuj produktoj ne estas susceptibles al aglomerado kiam oni konsideras tixotropikajn parametrojn.Interese, termika streso ŝanĝis la reologian konduton de la pulvoroj de specimenoj A kaj B de tonda dikiĝo al tonda maldikiĝo.Aliflanke, Specimenoj C kaj SS 316L ne estis tuŝitaj de temperaturo kaj nur montris tondan dikiĝon.Ĉiu pulvoro havis pli bonan disvastigeblecon (t.e. pli malaltan koheziondekson) post varmigado 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 la efiko al temperaturo (t.e. ???225°?=250?.?-1.?-1) kaj ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Ju pli malgranda la partiklo, des pli granda la efiko de temperaturo.Aluminia alojopulvoroj estas bonegaj por alttemperaturaj aplikoj pro sia pliigita disvastigebleco, kaj eĉ malvarmigitaj specimenoj atingas pli bonan flueblecon ol la originaj pulvoroj.
Por ĉiu GranuPack-eksperimento, la maso de la pulvoro estis registrita antaŭ ĉiu eksperimento, kaj la specimeno estis trafita 500 fojojn kun efikfrekvenco de 1 Hz kun libera falo de 1 mm en la mezurĉelo (efenergio ∝).La specimeno estas liverita en la mezurĉelon laŭ uzant-sendependaj softvarinstrukcioj.Tiam la mezuradoj estis ripetitaj dufoje por taksi la reprodukteblecon kaj esploris la meznombran kaj norman devion.
Post kiam la analizo GranuPack estas finita, komenca pogranda denseco (ρ(0)), fina pogranda denseco (ĉe multoblaj frapetoj, n = 500, t.e. ρ(500)), Hausner-proporcio/Carr-indekso (Hr/Cr) kaj du registraj parametroj (n1/2 kaj τ) rilataj al kompakta kinetiko.La optimuma denseco ρ(∞) ankaŭ estas montrita (vidu Apendicon 1).La suba tabelo restrukturas la eksperimentajn datumojn.
Figuroj 6 kaj 7 montras la totalan kompaktan kurbon (granda denseco kontraŭ nombro da efikoj) kaj la n1/2/Hausner-parametroproporcion.Eraraj stangoj kalkulitaj per la meznombro estas montritaj sur ĉiu kurbo, kaj normaj devioj estis kalkulitaj per ripetebla testado.
La neoksidebla ŝtalo 316L estis la plej peza produkto (ρ(0) = 4.554 g/mL).Koncerne frapan densecon, SS 316L restas la plej peza pulvoro (ρ(n) = 5.044 g/mL), sekvita de Sample A (ρ(n) = 1.668 g/mL), sekvita de Sample 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 pogranda 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.
Ĉar la pulvoro estas varmigita, ĝia Hausner-proporcio malpliiĝas, kaj tio okazas nur kun specimenoj B, C kaj SS 316L.Por specimeno A, ne eblis plenumi pro la grandeco de la eraraj stangoj.Por n1/2, la parametra tendenca substrekado estas pli kompleksa.Por specimeno A kaj SS 316L, la valoro de n1/2 malpliiĝis post 2 h ĉe 200 °C, dum por pulvoroj B kaj C ĝi pliiĝis post termika ŝarĝo.
Vibra manĝilo estis uzita por ĉiu GranuCharge-eksperimento (vidu Figuro 8).Uzu 316L neoksidebla ŝtalo tubo.Mezuradoj estis ripetitaj 3 fojojn por taksi reprodukteblecon.La pezo de produkto uzata por ĉiu mezurado estis proksimume 40 ml kaj neniu pulvoro estis reakirita post mezurado.
Antaŭ la eksperimento, la pezo de la pulvoro (mp, g), relativa aerhumido (RH, %) kaj temperaturo (°C) estis registritaj.Komence de la testo, la ŝarĝa denseco de la primara pulvoro (q0 en µC/kg) estis mezurita metante la pulvoron en Faraday-tason.Fine, la pulvora maso estis fiksita kaj la fina ŝarĝa denseco (qf, µC/kg) kaj Δq (Δq = qf – q0) ĉe la fino de la eksperimento estis kalkulitaj.
La krudaj datumoj de GranuCharge estas montritaj en Tabelo 2 kaj Figuro 9 (σ estas la norma devio kalkulita de la rezultoj de la reproduktebleco-testo), kaj la rezultoj estas montritaj kiel histogramo (nur q0 kaj Δq estas montritaj).SS 316L havas la plej malaltan komencan ŝarĝon;ĉi tio povas esti pro la fakto, ke ĉi tiu produkto havas la plej altan PSD.Kiam temas pri komenca ŝarĝo de primara aluminia aloja pulvoro, neniuj konkludoj povas esti desegnitaj pro la grandeco de la eraroj.
Post kontakto kun tubo de neoksidebla ŝtalo 316L, specimeno A ricevis la plej malgrandan kvanton da ŝargo, dum pulvoroj B kaj C montris similan tendencon, se SS 316L-pulvoro estis frotita kontraŭ SS 316L, oni trovis ŝargan densecon proksiman al 0 (vidu triboelektran serion).Produkto B daŭre estas pli ŝargita ol A. Por specimeno C, la tendenco daŭras (pozitiva komenca ŝargo kaj fina ŝargo post elfluo), sed la nombro da ŝargoj pliiĝas post termika degenero.
Post 2 horoj da termika streso je 200 °C, la konduto de la pulvoro fariĝas tre interesa.En provaĵoj A kaj B, la komenca ŝargo malpliiĝis kaj la fina ŝargo ŝanĝiĝis de negativo al pozitivo.SS 316L-pulvoro havis la plej altan komencan ŝargon kaj ĝia ŝarga denseca ŝanĝo iĝis pozitiva sed restis malalta (te 0.033 nC/g).
Ni esploris la efikon de termika degradado sur la kombinita konduto de aluminia alojo (AlSi10Mg) kaj 316L neoksidebla ŝtalo pulvoroj, dum la originalaj pulvoroj estis analizitaj post 2 horoj je 200 ° C en aero.
La uzo de pulvoroj ĉe altaj temperaturoj povas plibonigi produktan flueblecon, 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 neoksidebla ŝtalo pipo.
Ĉi tiuj rezultoj estis determinitaj uzante GranuPack, kiu montris plibonigon en la Hausner-koeficiento por ĉiu pulvoro (krom specimeno A, pro la grandeco de la eraroj) post la termika streĉa procezo.Neniu klara tendenco estis trovita por la paka parametro (n1/2) ĉar iuj produktoj montris pliiĝon en pakrapideco dum aliaj havis kontrastan efikon (ekz. Specimenoj B kaj C).