Cookieak erabiltzen ditugu zure esperientzia hobetzeko.Gune honetan nabigatzen jarraituz gero, gure cookieen erabilera onartzen duzu.Informazio Gehigarria.
Fabrikazio gehigarriak (AM) 3D objektuak sortzea dakar, geruza ultramehe bat aldi berean, eta prozesaketa tradizionala baino garestiagoa da.Hala ere, hautsaren zati txiki bat bakarrik soldatzen da osagaiari muntaketa prozesuan.Gainerakoak ez dira fusionatzen, beraz, berrerabili daitezke.Aitzitik, objektua modu klasikoan sortzen bada, fresatzea eta mekanizatua behar izaten da materiala kentzeko.
Hautsaren propietateek makinaren parametroak zehazten dituzte eta lehenik eta behin kontuan hartu behar dira.AMaren kostua ez litzateke ekonomikoa izango, urtu gabeko hautsa kutsatuta dagoela eta birziklagarria ez delako.Hautsaren degradazioak bi fenomeno eragiten ditu: produktuaren aldaketa kimikoa eta propietate mekanikoen aldaketak, hala nola morfologia eta partikulen tamainaren banaketa.
Lehenengo kasuan, zeregin nagusia aleazio puruak dituzten egitura solidoak sortzea da, beraz, hautsaren kutsadura saihestu behar dugu, adibidez, oxidoekin edo nitruroekin.Azken fenomeno honetan, parametro hauek jariakortasunarekin eta zabalgarritasunarekin lotzen dira.Beraz, hautsaren propietateen edozein aldaketa produktuaren banaketa ez-uniformea ​​ekar dezake.
Azken argitalpenen datuek adierazten dute fluxu-neurgailu klasikoek ezin dutela eman hautsaren banaketari buruzko informazio egokirik hauts-ohearen arabera AM-n.Lehengaiaren (edo hautsaren) karakterizazioari dagokionez, merkatuan eskakizun hori bete dezaketen neurketa-metodo garrantzitsu batzuk daude.Esfortzu-egoerak eta hauts-fluxuaren eremuak berdinak izan behar dute neurketa-konfigurazioan eta prozesuan.Konpresio-kargak egotea bateraezina da IM gailuetan ebakidura probagailuetan eta erreometro klasikoetan erabiltzen den gainazal askearen fluxuarekin.
GranuTools-ek AM hautsak ezaugarritzeko lan-fluxu bat garatu du.Gure helburu nagusia geometria bakoitza prozesuen simulazio-tresna zehatz batekin hornitzea da, eta lan-fluxu hau hautsaren kalitatearen bilakaera ulertzeko eta inprimatzeko hainbat prozesutan jarraitzeko erabiltzen da.Hainbat aluminio-aleazio estandar (AlSi10Mg) hautatu ziren iraupen desberdinetarako karga termiko desberdinetan (100-200 °C-ra).
Degradazio termikoa hautsak karga elektriko bat pilatzeko duen gaitasuna aztertuz kontrola daiteke.Hautsak isurgarritasuna (GranuDrum tresna), paketatze zinetika (GranuPack tresna) eta portaera elektrostatikoa (GranuCharge tresna) aztertu dira.Kohesioaren eta paketatze-zinetikaren neurketak egokiak dira hautsaren kalitatea jarraitzeko.
Aplikatzeko errazak diren hautsek kohesio-indize baxuak erakutsiko dituzte, eta betetze dinamika azkarra duten hautsek, berriz, porositate txikiagoa duten pieza mekanikoak sortuko dituzte, betetzeko zailago produktuekin alderatuta.
Hainbat hilabetetan gure laborategian biltegiratu ondoren, partikulen tamaina desberdineko hiru hauts (AlSi10Mg) eta 316L altzairu herdoilgaitzezko lagin bat aukeratu ziren, hemen A, B eta C laginak deitzen direnak. Laginen propietateak beste fabrikatzaile batzuengandik desberdinak izan daitezke.Laginaren partikulen tamainaren banaketa laser-difrakzio-analisiaren bidez neurtu zen/ISO 13320.
Makinaren parametroak kontrolatzen dituztenez, hautsaren propietateak kontuan hartu behar dira lehenik, eta urtu gabeko hautsak kutsatu eta birziklaezintzat jotzen badira, fabrikazio gehigarria ez da espero bezain ekonomikoa.Beraz, hiru parametro ikertuko dira: hauts-fluxua, paketatze-dinamika eta elektrostatika.
Zabalgarritasuna, berriz estaltzeko operazioaren ondoren, hauts-geruzaren uniformetasunarekin eta "leuntasunarekin" lotuta dago.Hori oso garrantzitsua da, gainazal leunak inprimatzeko errazagoak direlako eta itsaspen indizea neurtzeko GranuDrum tresnarekin azter daitezkeelako.
Poroak material baten puntu ahulak direnez, pitzadurak sor ditzakete.Betetze dinamika bigarren funtsezko parametroa da, betetze azkarreko hautsek porositate baxua ematen baitute.Portaera hau GranuPack-ekin neurtzen da n1/2 balioarekin.
Hautsean karga elektrikoak egoteak aglomeratuak sortzea eragiten duten kohesio-indarrak sortzen ditu.GranuCharge-k hautsek karga elektrostatikoa sortzeko duten gaitasuna neurtzen du, fluxuan hautatutako materialekin kontaktuan daudenean.
Prozesatzean, GranuCharge-k fluxuaren hondatzea aurreikus dezake, adibidez, AM-n geruza bat osatzerakoan.Horrela, lortutako neurketak oso sentikorrak dira alearen gainazalaren egoerarekin (oxidazioa, kutsadura eta zimurtasuna).Orduan, berreskuratutako hautsaren zahartzea zehaztasunez kuantifikatu daiteke (±0,5 nC).
GranuDrum hauts-fluxua neurtzeko metodo programatu bat da, danbor birakariaren printzipioan oinarrituta.Hauts laginaren erdia alboko horma gardenak dituen zilindro horizontal batean dago.Danborrak bere ardatzaren inguruan biratzen du 2 eta 60 bira/min arteko abiadura angeluarrarekin, eta CCD kamerak argazkiak ateratzen ditu (30 eta 100 irudi 1 segundoko tarteetan).Aire/hauts interfazea irudi bakoitzean identifikatzen da ertzak detektatzeko algoritmo bat erabiliz.
Kalkulatu interfazearen batez besteko posizioa eta batez besteko posizio horren inguruko oszilazioak.Biraketa-abiadura bakoitzerako, αf fluxu-angelua (edo "atseden-angelu dinamikoa") batez besteko interfazearen posiziotik kalkulatzen da, eta intergrain loturari lotutako σf kohesio-faktore dinamikoa interfazearen gorabeheretatik aztertzen da.
Fluxu-angeluari hainbat parametrok eragiten diote: partikulen arteko marruskadura, forma eta kohesioa (van der Waals, indar elektrostatikoak eta kapilarrak).Hauts kohesionatuek etengabeko fluxua eragiten dute, eta hauts likatsuek aldiz, fluxu erregularra eragiten dute.αf fluxu angeluaren balio baxuak fluxu onari dagozkio.Zerotik hurbil dagoen atxikimendu-indize dinamikoa kohesiorik gabeko hauts bati dagokio, beraz, hautsaren atxikimendua handitzen den heinean, atxikimendu-indizea handitzen da horren arabera.
GranuDrum-ek elur-jausiaren lehen angelua eta hautsaren aireztapena neurtzeko aukera ematen du jarioan zehar, baita σf atxikimendu-indizea eta αf fluxu-angelua neurtzeko ere, biraketa-abiaduraren arabera.
GranuPack-en masa-dentsitatea, tapping-dentsitatea eta Hausner ratioaren neurketak ("tapping tests" izenez ere ezagunak) ezin hobeak dira hautsak karakterizatzeko, neurtzeko erraztasunagatik eta abiaduragatik.Hautsaren dentsitatea eta bere dentsitatea handitzeko gaitasuna parametro garrantzitsuak dira biltegiratze, garraio, aglomerazio eta abarretan.
Proba sinple honek hiru eragozpen nagusi ditu.Neurketa operadorearen araberakoa da, eta betetzeko metodoak hautsaren hasierako bolumena eragiten du.Bolumen osoa neurtzeak akats larriak ekar ditzake emaitzetan.Esperimentuaren sinpletasuna dela eta, hasierako eta amaierako neurketen arteko trinkotze dinamika ez dugu kontuan hartu.
Etengabeko irteerara sartzen den hautsaren portaera aztertu da ekipo automatizatuen bidez.Zehaztasunez neurtu Hausner koefizientea Hr, hasierako dentsitatea ρ(0) eta amaierako dentsitatea ρ(n) n klik egin ondoren.
Txosten kopurua n=500ean finkatu ohi da.GranuPack ukipen-dentsitatearen neurketa automatizatu eta aurreratua da, azken ikerketa dinamikoan oinarrituta.
Beste indize batzuk erabil daitezke, baina ez dira hemen ematen.Hautsa metalezko hodi batean sartzen da hasierako prozesu automatizatu zorrotz baten bidez.trinkotze kurbatik n1/2 parametro dinamikoaren eta ρ(∞) dentsitate maximoaren estrapolazioa kendu da.
Zilindro huts arin bat hauts-ohearen gainean jartzen da trinkotzean hauts/aire interfazea maila mantentzeko.Hauts-lagina duen hodia ΔZ altuera finko batera igotzen da eta normalean ΔZ = 1 mm edo ΔZ = 3 mm-an finkatuta dagoen altueran erortzen da, ukitu bakoitzaren ondoren automatikoki neurtzen dena.Kalkulatu pilaren V bolumena altueratik.
Dentsitatea m masak V hauts-geruzaren bolumenaren arteko erlazioa da. Hautsaren m masa ezagutzen da, kolpe bakoitzaren ondoren ρ dentsitatea aplikatzen da.
Hausner koefizientea Hr trinkotze-faktorearekin erlazionatuta dago eta Hr = ρ(500) / ρ(0) ekuazioaren bidez aztertzen da, non ρ(0) hasierako dentsitatea den eta ρ(500) 500 zikloren ondoren kalkulatutako emaria den.Dentsitate kolpea.GranuPack metodoa erabiltzean, emaitzak hauts kopuru txiki bat erabiliz errepika daitezke (normalean 35 ml).
Hautsaren propietateak eta gailua egiten den materialaren propietateak funtsezko parametroak dira.Fluxuan zehar, hautsaren barruan karga elektrostatikoak sortzen dira efektu triboelektrikoaren ondorioz, hau da, bi solido kontaktuan jartzen direnean kargen trukea.
Hautsa gailuaren barruan isurtzen denean, efektu triboelektriko bat gertatzen da partikulen arteko kontaktuan eta partikulen eta gailuaren arteko kontaktuan.
Hautatutako materialarekin kontaktuan egonez gero, GranuCharge-k automatikoki neurtzen du hautsaren barruan sortzen den karga elektrostatiko kopurua fluxuan zehar.Hauts-lagina V-hodi dardararen barruan isurtzen da eta hautsa V-hodiaren barruan mugitzen den heinean hartutako karga neurtzen duen elektrometro bati konektatuta dagoen Faraday-ko katilu batera erortzen da.Emaitza errepikagarriak lortzeko, erabili biraka edo bibrazio gailu bat V-hodiak maiz elikatzeko.
Efektu triboelektrikoak objektu batek bere gainazalean elektroiak irabaztea eragiten du eta, horrela, karga negatiboa bihurtzen da, eta beste objektu batek elektroiak galtzen ditu eta horrela karga positibo bihurtzen da.Material batzuek beste batzuek baino errazago irabazten dituzte elektroiak, eta, era berean, beste materialek errazago galtzen dituzte elektroiak.
Zein material bilakatzen den negatibo eta zein positibo bihurtzen den inplikatutako materialen elektroiak irabazteko edo galtzeko duten joera erlatiboaren araberakoa da.Joera hauek irudikatzeko, 1. taulan agertzen den serie triboelektrikoa garatu da.Karga-joera positiboa duten materialak eta karga negatiboa duten beste batzuk zerrendatzen dira, eta portaera-joerarik erakusten ez duten material-metodoak taularen erdian.
Bestalde, taulak materialen karga-portaeraren joerei buruzko informazioa baino ez du ematen, beraz, GranuCharge hautsak kargatzeko portaerarako zenbakizko balio zehatzak emateko sortu zen.
Deskonposizio termikoa aztertzeko hainbat esperimentu egin ziren.Laginak 200 °C-tan jarri ziren ordubete edo bi orduz.Hautsa berehala aztertzen da GranuDrum-ekin (izen beroa).Ondoren, hautsa ontzi batean jarri zen giro-tenperaturara iritsi arte eta ondoren GranuDrum, GranuPack eta GranuCharge (hotz, hotz) erabiliz analizatu zen.
Lagin gordinak GranuPack, GranuDrum eta GranuCharge erabiliz aztertu dira gela-hezetasun/tenperatura berean (hau da, 35,0 ± 1,5% RH eta 21,0 ± 1,0 °C tenperatura).
Kohesio-indizeak hautsen jariakortasuna kalkulatzen du eta interfazearen posizio-aldaketekin erlazionatzen du (hautsa/airea), hau da, hiru ukipen-indarrak baino ez dira (van der Waals, indar kapilarrak eta elektrostatikoak).Esperimentua egin aurretik, airearen hezetasun erlatiboa (RH, %) eta tenperatura (°C) erregistratu ziren.Ondoren, hautsa danborrara isuri eta esperimentua hasi zen.
Parametro tixotropikoak kontuan hartuta produktu hauek aglomeraziorik ez dutela ondorioztatu dugu.Interesgarria da tentsio termikoak A eta B laginen hautsen portaera erreologikoa aldatu zuen zizaila loditzetik zizailatze mehetzera.Bestalde, C eta SS 316L laginek ez zuten tenperaturaren eraginik izan eta zizaila loditzea baino ez zuten erakutsi.Hauts bakoitzak hedagarritasun hobea zuen (hau da, kohesio-indize txikiagoa) berotu eta hoztu ondoren.
Tenperaturaren eragina partikulen eremu zehatzaren araberakoa da ere.Materialaren eroankortasun termikoa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta eragin handiagoa izango du tenperaturan (hau da, ???225°?=250?.?-1.?-1) eta ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Zenbat eta txikiagoa izan partikula, orduan eta handiagoa izango da tenperaturaren eragina.Aluminio-aleazio-hautsak bikainak dira tenperatura altuko aplikazioetarako, zabalgarritasun handiagoa dutelako, eta hoztutako aleek ere jatorrizko hautsek baino emari hobea lortzen dute.
GranuPack esperimentu bakoitzeko, esperimentu bakoitzaren aurretik hautsaren masa erregistratu zen, eta lagina 500 aldiz jo zen 1 Hz-eko inpaktu-maiztasunarekin 1 mm-ko erorketa librearekin neurketa-zelulan (inpaktu-energia ∝).Lagina neurketa-zelulan banatzen da, erabiltzaileak ez dituen softwarearen argibideen arabera.Ondoren, neurketak bi aldiz errepikatu ziren erreproduzigarritasuna ebaluatzeko eta batez bestekoa eta desbideratze estandarra ikertu ziren.
GranuPack-en analisia amaitu ondoren, hasierako dentsitate ontziratua (ρ(0)), azken bulk-dentsitatea (puntu anitzetan, n = 500, hau da, ρ(500)), Hausner ratioa/Carr indizea (Hr/Cr) eta trinkotze zinetikarekin lotutako bi erregistro-parametro (n1/2 eta τ).ρ(∞) dentsitate optimoa ere erakusten da (ikus 1. eranskina).Beheko taulak datu esperimentalak berregituratzen ditu.
6. eta 7. irudietan trinkotze-kurba orokorra (dentsitate handiaren eta inpaktu kopuruaren aurrean) eta n1/2/Hausner parametro-erlazioa erakusten dute.Kurba bakoitzean batezbestekoa erabiliz kalkulatutako errore-barrak erakusten dira, eta desbideratze estandarrak errepikagarritasun-probaren bidez kalkulatu dira.
316L altzairu herdoilgaitzezko produktua izan zen produkturik astunena (ρ(0) = 4,554 g/mL).Tapping-dentsitateari dagokionez, SS 316L hauts astunena izaten jarraitzen du (ρ(n) = 5,044 g/mL), ondoren A Lagina (ρ(n) = 1,668 g/mL), eta ondoren B Lagina (ρ(n) = 1,668 g/ml)./ml) (n) = 1,645 g/ml).C lagina izan zen baxuena (ρ(n) = 1,581 g/mL).Hasierako hautsaren masa-dentsitatearen arabera, A lagina arinena dela ikusten dugu, eta erroreak kontuan hartuta (1,380 g/ml), B eta C laginek balio bera dute gutxi gorabehera.
Hautsa berotzen den heinean, bere Hausner ratioa gutxitzen da, eta hori B, C eta SS 316L laginekin bakarrik gertatzen da.A laginarentzat, ezin izan da egin errore-barren tamainagatik.n1/2-rako, joera parametrikoa azpimarratzea konplexuagoa da.A eta SS 316L laginarentzat, n1/2-ren balioa 2 h igaro ondoren 200 °C-tan jaitsi zen, B eta C hautsentzat, berriz, karga termikoaren ondoren handitu zen.
GranuCharge esperimentu bakoitzeko elikadura dardara bat erabili zen (ikus 8. irudia).Erabili 316L altzairu herdoilgaitzezko hodiak.Neurketak 3 aldiz errepikatu dira erreproduzigarritasuna ebaluatzeko.Neurketa bakoitzerako erabilitako produktuaren pisua 40 ml ingurukoa zen eta neurketaren ondoren ez zen hautsik berreskuratu.
Esperimentuaren aurretik, hautsaren pisua (mp, g), airearen hezetasun erlatiboa (RH, %) eta tenperatura (°C) erregistratu ziren.Proba hasieran, hauts primarioaren karga-dentsitatea (q0 µC/kg) neurtu zen hautsa Faraday edalontzi batean jarriz.Azkenik, hauts-masa finkatu zen eta esperimentuaren amaierako azken karga-dentsitatea (qf, µC/kg) eta Δq (Δq = qf – q0) kalkulatu ziren.
GranuCharge-ren datu gordinak 2. taulan eta 9. irudian agertzen dira (σ erreproduzigarritasun-testaren emaitzetatik kalkulatutako desbideratze estandarra da), eta emaitzak histograma gisa erakusten dira (q0 eta Δq bakarrik erakusten dira).SS 316L-k hasierako karga baxuena du;hau izan daiteke produktu honek PSD altuena duelako.Lehen aluminiozko aleazio hautsaren hasierako kargari dagokionez, ezin da ondoriorik atera erroreen tamaina dela eta.
316L altzairu herdoilgaitzezko hodi batekin kontaktuan egon ondoren, A laginak karga gutxien jaso zuen, B eta C hautsek antzeko joera erakutsi zuten bitartean, SS 316L hautsa SS 316Lren aurka igurtziz gero, 0tik hurbil dagoen karga-dentsitatea aurkitu zen (ikus serie triboelektrikoa).B produktua A baino kargatuago dago oraindik. C laginarentzat, joerak jarraitzen du (hasierako karga positiboa eta ihesaren ondoren azken karga), baina karga kopurua handitu egiten da degradazio termikoaren ondoren.
200 °C-tan 2 orduko estres termikoa egon ondoren, hautsaren portaera oso interesgarria bihurtzen da.A eta B laginetan, hasierako karga txikitu egin zen eta azken karga negatibotik positibora pasatu zen.SS 316L hautsak hasierako karga altuena zuen eta bere karga-dentsitatearen aldaketa positiboa bihurtu zen baina baxua izaten jarraitu zuen (hau da, 0,033 nC/g).
Degradazio termikoaren eragina ikertu dugu aluminio aleazioen (AlSi10Mg) eta 316L altzairu herdoilgaitzezko hautsen portaera konbinatuan, jatorrizko hautsak 200 °C airean 2 ordu igaro ondoren aztertu ziren bitartean.
Hautsak tenperatura altuetan erabiltzeak produktuaren jariakortasuna hobetu dezake, eremu espezifiko handiko hautsetarako eta eroankortasun termiko handiko materialetarako garrantzitsuagoa dela dirudien efektua.GranuDrum fluxua ebaluatzeko erabili zen, GranuPack paketatze dinamikorako analisirako eta GranuCharge 316L altzairu herdoilgaitzezko hodiarekin kontaktuan dagoen hautsaren triboelektrizitatea aztertzeko.
Emaitza hauek GranuPack-en bidez zehaztu ziren, hausnerreko koefizientearen hobekuntza erakutsi baitzuten hauts bakoitzeko (A laginaren salbuespena, erroreen tamaina dela eta) estres termikoaren prozesuaren ondoren.Ez da joera argirik aurkitu paketatze-parametroan (n1/2), produktu batzuek ontziratzeko abiadura handitu dutelako eta beste batzuek kontraste-efektua (adibidez, B eta C laginak).