Kasutame teie kasutuskogemuse parandamiseks küpsiseid.Selle saidi sirvimist jätkates nõustute küpsiste kasutamisega.Lisainformatsioon.
Additiivne tootmine (AM) hõlmab 3D-objektide loomist, üks üliõhuke kiht korraga, muutes selle traditsioonilisest töötlemisest kallimaks.Kuid ainult väike osa pulbrist keevitatakse komponendi külge monteerimisprotsessi käigus.Ülejäänud ei sulandu, nii et neid saab uuesti kasutada.Seevastu kui objekt on loodud klassikalisel viisil, nõuab see materjali eemaldamiseks tavaliselt freesimist ja töötlemist.
Pulbri omadused määravad ära masina parameetrid ja sellega tuleb eelkõige arvestada.AM-i maksumus ei oleks ökonoomne, arvestades, et sulamata pulber on saastunud ja ei ole taaskasutatav.Pulbri lagunemise tulemuseks on kaks nähtust: toote keemiline modifitseerimine ja muutused mehaanilistes omadustes, nagu morfoloogia ja osakeste suuruse jaotus.
Esimesel juhul on põhiülesanne luua puhtaid sulameid sisaldavaid tahkeid struktuure, seega peame vältima pulbri saastumist näiteks oksiidide või nitriididega.Viimase nähtuse puhul on need parameetrid seotud voolavuse ja hajutatavusega.Seetõttu võib igasugune pulbri omaduste muutus viia toote ebaühtlase jaotumiseni.
Hiljutiste väljaannete andmed näitavad, et klassikalised voolumõõturid ei suuda anda piisavat teavet pulbri jaotumise kohta AM-s pulbrikihi põhjal.Mis puudutab tooraine (või pulbri) iseloomustamist, siis turul on mitu asjakohast mõõtmismeetodit, mis vastavad sellele nõudele.Pingeseisund ja pulbri vooluväli peavad mõõtmise seadistuses ja protsessis olema samad.Survekoormuste olemasolu ei ühildu vaba pinnavooluga, mida kasutatakse IM-seadmetes nihketestrites ja klassikalistes reomeetrites.
GranuTools on välja töötanud töövoo AM pulbri iseloomustamiseks.Meie peamine eesmärk on varustada iga geomeetria täpse protsessisimulatsiooni tööriistaga ning seda töövoogu kasutatakse pulbrikvaliteedi muutumise mõistmiseks ja jälgimiseks erinevates trükiprotsessides.Valiti mitu standardset alumiiniumisulamit (AlSi10Mg) erinevaks kestuseks erinevatel termilistel koormustel (100 kuni 200 °C).
Termilist lagunemist saab kontrollida, analüüsides pulbri võimet koguda elektrilaengut.Pulbreid analüüsiti voolavuse (GranuDrum instrument), pakkimiskineetika (GranuPacki instrument) ja elektrostaatilise käitumise (GranuCharge instrument) suhtes.Kohesiooni- ja pakkimiskineetika mõõtmised sobivad pulbri kvaliteedi jälgimiseks.
Kergesti peale kantavad pulbrid näitavad madalat kohesiooniindeksit, samas kui kiire täitmise dünaamikaga pulbrid toodavad väiksema poorsusega mehaanilisi osi võrreldes raskemini täidetavate toodetega.
Pärast mitmekuulist ladustamist meie laboris valiti välja kolm erineva osakeste suuruse jaotusega alumiiniumisulami pulbrit (AlSi10Mg) ja üks 316L roostevaba terase proov, siin viidatakse proovidele A, B ja C. Proovide omadused võivad erineda teiste tootjate omadest.Proovi osakeste suuruse jaotust mõõdeti laserdifraktsioonianalüüsiga/ISO 13320.
Kuna need juhivad masina parameetreid, tuleb esmalt läbi mõelda pulbri omadused ja kui sulamata pulbrid loetakse saastunuks ja ringlusse kõlbmatuks, siis pole lisaainete valmistamine nii ökonoomne, kui võiks loota.Seetõttu uuritakse kolme parameetrit: pulbri voolu, pakkimise dünaamikat ja elektrostaatikat.
Laotatavus on seotud pulbrikihi ühtluse ja "siledusega" pärast uuesti värvimist.See on väga oluline, kuna siledaid pindu on kergem printida ja neid saab kontrollida GranuDrum tööriistaga koos haardumisindeksi mõõtmisega.
Kuna poorid on materjali nõrgad kohad, võivad need põhjustada pragusid.Täitmise dünaamika on teine ​​võtmeparameeter, kuna kiirelt täidetavad pulbrid tagavad madala poorsuse.Seda käitumist mõõdetakse GranuPackiga väärtusega n1/2.
Elektrilaengute olemasolu pulbris tekitab ühtekuuluvusjõude, mis põhjustavad aglomeraatide moodustumist.GranuCharge mõõdab pulbrite võimet tekitada elektrostaatilist laengut, kui need puutuvad voolu ajal kokku valitud materjalidega.
Töötlemise ajal suudab GranuCharge ennustada voolu halvenemist, näiteks kihi moodustamisel AM-is.Seega on saadud mõõtmised väga tundlikud tera pinna oleku (oksüdatsioon, saastumine ja karedus) suhtes.Taaskasutatud pulbri vananemist saab seejärel täpselt kvantifitseerida (±0,5 nC).
GranuDrum on programmeeritud pulbrivoolu mõõtmise meetod, mis põhineb pöörleva trumli põhimõttel.Pool pulbriproovist asub läbipaistvate külgseintega horisontaalses silindris.Trummel pöörleb ümber oma telje nurkkiirusega 2–60 pööret minutis ja CCD-kaamera teeb pilte (30–100 pilti 1-sekundilise intervalliga).Õhu/pulbri liides tuvastatakse igal pildil servatuvastusalgoritmi abil.
Arvutage liidese keskmine asukoht ja võnkumised selle keskmise asukoha ümber.Iga pöörlemiskiiruse jaoks arvutatakse voolunurk (või "dünaamiline puhkenurk") αf liidese keskmisest asendist ja liidese kõikumiste põhjal analüüsitakse teradevahelise sidemega seotud dünaamilist ühtekuuluvustegurit σf.
Voolunurka mõjutavad mitmed parameetrid: hõõrdumine, kuju ja osakestevaheline kohesioon (van der Waals, elektrostaatilised ja kapillaarjõud).Sidusad pulbrid põhjustavad katkendlikku voolamist, mitteviskoossed pulbrid aga regulaarset voolamist.Voolunurga αf madalad väärtused vastavad heale voolule.Nullilähedane dünaamiline adhesiooniindeks vastab mittesiduvale pulbrile, nii et pulbri nakkuvuse suurenedes suureneb ka haardumisnäitaja vastavalt.
GranuDrum võimaldab mõõta laviini esimest nurka ja pulbri õhutamist voolu ajal, samuti mõõta haardumisindeksit σf ja voolunurka αf olenevalt pöörlemiskiirusest.
GranuPacki puistetiheduse, koputustiheduse ja Hausneri suhte mõõtmised (tuntud ka kui koputustestid) sobivad pulbri iseloomustamiseks oma mõõtmise lihtsuse ja kiiruse tõttu.Pulbri tihedus ja võime selle tihedust suurendada on olulised parameetrid ladustamisel, transportimisel, aglomeratsioonil jne. Soovitatavad protseduurid on kirjeldatud farmakopöas.
Sellel lihtsal testil on kolm peamist puudust.Mõõtmine sõltub operaatorist ja täitmisviis mõjutab pulbri esialgset mahtu.Kogumahu mõõtmine võib tulemustes põhjustada tõsiseid vigu.Katse lihtsuse tõttu ei võtnud me esialgse ja lõpliku mõõtmise vahel arvesse tihenemise dünaamikat.
Pidevasse väljalaskeavasse söödetud pulbri käitumist analüüsiti automatiseeritud seadmete abil.Mõõtke täpselt Hausneri koefitsient Hr, algtihedus ρ(0) ja lõpptihedus ρ(n) pärast n klõpsu.
Kraanide arv on tavaliselt fikseeritud n=500.GranuPack on automaatne ja täiustatud koputustiheduse mõõtmine, mis põhineb hiljutistel dünaamilistel uuringutel.
Võib kasutada ka muid indekseid, kuid neid siin ei ole.Pulber asetatakse metalltorusse läbi range automatiseeritud lähtestamisprotsessi.Dünaamilise parameetri n1/2 ja maksimaalse tiheduse ρ(∞) ekstrapoleerimine on tihenduskõveralt eemaldatud.
Pulbrikihi peal on kerge õõnes silinder, mis hoiab pulbri/õhu liidese tihendamise ajal tasasel tasemel.Pulbriproovi sisaldav toru tõuseb fikseeritud kõrgusele ΔZ ja langeb vabalt kõrgusele, mis on tavaliselt fikseeritud ΔZ = 1 mm või ΔZ = 3 mm, mida mõõdetakse automaatselt pärast iga puudutust.Arvutage kuhja maht V kõrguselt.
Tihedus on massi m suhe pulbrikihi V ruumalasse. Pulbri mass m on teada, tihedus ρ rakendatakse peale iga lööki.
Hausneri koefitsient Hr on seotud tihendusteguriga ja seda analüüsitakse võrrandiga Hr = ρ(500) / ρ(0), kus ρ(0) on algne puistetihedus ja ρ(500) on arvutatud vooluhulk pärast 500 tsüklit.Tiheduskraan.GranuPacki meetodi kasutamisel on tulemused reprodutseeritavad väikese koguse pulbriga (tavaliselt 35 ml).
Põhiparameetrid on pulbri omadused ja materjali omadused, millest seade on valmistatud.Voolu käigus tekivad pulbri sees elektrostaatilised laengud tänu triboelektrilisele efektile, milleks on laengute vahetus kahe tahke aine kokkupuutel.
Kui pulber seadme sees voolab, tekib osakeste kokkupuutel ning osakeste ja seadme kokkupuutel triboelektriline efekt.
Valitud materjaliga kokkupuutel mõõdab GranuCharge automaatselt pulbri sees voolamise ajal tekkiva elektrostaatilise laengu hulka.Pulbriproov voolab vibreeriva V-toru sees ja kukub Faraday tassi, mis on ühendatud elektromeetriga, mis mõõdab pulbri V-toru sees liikumisel saadud laengut.Reprodutseeritavate tulemuste saamiseks kasutage V-torude sagedaseks söötmiseks pöörlevat või vibreerivat seadet.
Triboelektriline efekt paneb ühe objekti oma pinnale elektrone juurde võtma ja seeläbi negatiivselt laetud, teine ​​objekt aga kaotab elektrone ja saab seega positiivselt laetud.Mõned materjalid omandavad elektrone kergemini kui teised ja samamoodi kaotavad teised materjalid elektrone kergemini.
Milline materjal muutub negatiivseks ja milline positiivseks, sõltub kaasatud materjalide suhtelisest kalduvusest elektrone juurde saada või kaotada.Nende suundumuste esindamiseks töötati välja tabelis 1 näidatud triboelektrilised seeriad.Positiivse laengutrendiga materjalid ja teised negatiivse laengutrendiga materjalid on loetletud ning materjalimeetodid, mis ei näita käitumistrendi, on toodud tabeli keskel.
Teisest küljest annab tabel teavet ainult materjalide laadimiskäitumise suundumuste kohta, seega loodi GranuCharge, et pakkuda pulbrite laadimiskäitumise täpseid arvväärtusi.
Termilise lagunemise analüüsimiseks viidi läbi mitmeid katseid.Proovid asetati üheks kuni kaheks tunniks temperatuurile 200 °C.Seejärel analüüsitakse pulbrit kohe GranuDrumiga (kuum nimi).Seejärel asetati pulber anumasse, kuni see saavutas ümbritseva keskkonna temperatuuri, ja seejärel analüüsiti GranuDrumi, GranuPacki ja GranuCharge'i (st "külma") abil.
Toorproove analüüsiti GranuPacki, GranuDrumi ja GranuCharge'i abil sama ruumi niiskuse/temperatuuri juures (st 35,0 ± 1,5% suhteline õhuniiskus ja 21,0 ± 1,0 °C temperatuur).
Kohesiooniindeks arvutab pulbrite voolavuse ja korreleerub liidese asendi muutustega (pulber/õhk), mis on ainult kolm kontaktjõudu (van der Waals, kapillaar- ja elektrostaatilised jõud).Enne katset registreeriti suhteline õhuniiskus (RH, %) ja temperatuur (°C).Seejärel valati pulber trumlisse ja katse algas.
Jõudsime järeldusele, et need tooted ei ole tiksotroopseid parameetreid arvesse võttes vastuvõtlikud aglomeratsioonile.Huvitav on see, et termiline stress muutis proovide A ja B pulbrite reoloogilist käitumist nihkepaksenemisest nihke hõrenemiseni.Teisest küljest ei mõjutanud proove C ja SS 316L temperatuur ja need näitasid ainult nihkega paksenemist.Igal pulbril oli pärast kuumutamist ja jahutamist parem määritavus (st madalam kohesiooniindeks).
Temperatuuriefekt sõltub ka osakeste konkreetsest piirkonnast.Mida suurem on materjali soojusjuhtivus, seda suurem on mõju temperatuurile (st ???225°?=250?.?-1.?-1) ja ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Mida väiksem on osake, seda suurem on temperatuuri mõju.Alumiiniumisulamist pulbrid sobivad suurepäraselt kõrgel temperatuuril kasutamiseks, kuna neil on suurem määritavus, ja isegi jahutatud proovid saavutavad parema voolavuse kui originaalpulbrid.
Iga GranuPacki katse jaoks registreeriti enne iga katset pulbri mass ja proovi löödi 500 korda löögisagedusega 1 Hz 1 mm vaba langemisega mõõtekambris (löögienergia ∝).Proov väljastatakse mõõtekambrisse kasutajast sõltumatute tarkvarajuhiste järgi.Seejärel korrati mõõtmisi kaks korda, et hinnata reprodutseeritavust ning uuriti keskmist ja standardhälvet.
Pärast GranuPacki analüüsi lõppu on tihendamise kineetikaga seotud esialgne puistetihedus (ρ(0)), lõplik puistetihedus (mitme kraaniga, n = 500, st ρ(500)), Hausneri suhe/Carri indeks (Hr/Cr) ja kaks registreerimisparameetrit (n1/2 ja τ).Samuti on näidatud optimaalne tihedus ρ(∞) (vt lisa 1).Allolev tabel restruktureerib katseandmed.
Joonistel 6 ja 7 on kujutatud üldine tihenduskõver (mahutihedus versus löökide arv) ja n1/2/Hausneri parameetri suhe.Igal kõveral on näidatud keskmise abil arvutatud vearibad ja standardhälbed arvutati korratavuse testimise teel.
316L roostevabast terasest toode oli kõige raskem toode (ρ(0) = 4,554 g/ml).Koputustiheduse poolest jääb SS 316L kõige raskemaks pulbriks (ρ(n) = 5,044 g/mL), millele järgneb proov A (ρ(n) = 1,668 g/mL), millele järgneb proov B (ρ(n) = 1,668 g/ml)./ml) (n) = 1,645 g/ml).Proov C oli madalaim (ρ(n) = 1,581 g/ml).Vastavalt algse pulbri puistetihedusele näeme, et proov A on kõige kergem ning arvestades vigu (1,380 g/ml), on proovidel B ja C ligikaudu sama väärtus.
Pulbri kuumutamisel selle Hausneri suhe väheneb ja see juhtub ainult proovide B, C ja SS 316L puhul.Näidis A ei olnud vearibade suuruse tõttu võimalik.N1/2 puhul on parameetrilise trendi allajoonimine keerulisem.Proovide A ja SS 316L puhul vähenes n1/2 väärtus pärast 2 tundi 200°C juures, pulbrite B ja C puhul aga pärast termilist laadimist suurenes.
Iga GranuCharge'i katse jaoks kasutati vibreerivat sööturit (vt joonis 8).Kasutage 316L roostevabast terasest torusid.Mõõtmisi korrati 3 korda, et hinnata reprodutseeritavust.Igaks mõõtmiseks kasutatud toote kaal oli ligikaudu 40 ml ja pärast mõõtmist pulbrit ei leitud.
Enne katset registreeriti pulbri kaal (mp, g), suhteline õhuniiskus (RH, %) ja temperatuur (°C).Katse alguses mõõdeti primaarse pulbri laengutihedust (q0 µC/kg), asetades pulbri Faraday tassi.Lõpuks fikseeriti pulbri mass ja arvutati lõplik laengutihedus (qf, µC/kg) ja Δq (Δq = qf – q0) katse lõpus.
GranuCharge'i töötlemata andmed on näidatud tabelis 2 ja joonisel 9 (σ on reprodutseeritavuse testi tulemuste põhjal arvutatud standardhälve) ja tulemused on näidatud histogrammina (näidatud on ainult q0 ja Δq).SS 316L on madalaima alglaadimisega;see võib olla tingitud asjaolust, et sellel tootel on kõrgeim PSD.Primaarse alumiiniumisulami pulbri esmase laadimise osas ei saa vigade suuruse tõttu järeldusi teha.
Pärast kokkupuudet 316L roostevabast terasest toruga sai proov A kõige vähem laengut, samal ajal kui pulbrid B ja C näitasid sarnast trendi, kui SS 316L pulbrit hõõruti vastu SS 316L, leiti laengutihedus, mis oli lähedane 0-le (vt triboelektriline seeria).Toode B on endiselt rohkem laetud kui A. Näidis C puhul jätkub suundumus (positiivne alglaeng ja lõplik laeng pärast leket), kuid pärast termilist lagunemist laengute arv suureneb.
Pärast 2-tunnist termilist stressi 200 °C juures muutub pulbri käitumine väga huvitavaks.Proovides A ja B alglaeng vähenes ja lõplik laeng nihkus negatiivsest positiivseks.SS 316L pulber oli kõige kõrgema alglaenguga ja selle laengutiheduse muutus muutus positiivseks, kuid jäi madalaks (st 0,033 nC/g).
Uurisime termilise lagunemise mõju alumiiniumisulami (AlSi10Mg) ja 316L roostevaba terase pulbrite kombineeritud käitumisele, samal ajal kui esialgseid pulbreid analüüsiti 2 tunni pärast temperatuuril 200 °C õhus.
Kõrgendatud temperatuuridel pulbrite kasutamine võib parandada toote voolavust, mis näib olevat olulisem suure eripinnaga pulbrite ja kõrge soojusjuhtivusega materjalide puhul.Voolu hindamiseks kasutati GranuDrumi, dünaamilise pakkimise analüüsi jaoks GranuPacki ja 316L roostevabast terasest toruga kokkupuutuva pulbri triboelektrilisuse analüüsimiseks GranuCharge.
Need tulemused määrati GranuPacki abil, mis näitas iga pulbri Hausneri koefitsiendi paranemist (välja arvatud proov A, vigade suuruse tõttu) pärast termilise stressi protsessi.Pakkimisparameetri (n1/2) puhul selget suundumust ei leitud, kuna mõne toote pakkimiskiirus suurenes, samas kui teistel oli kontrastne mõju (nt proovid B ja C).