Cookieak erabiltzen ditugu zure esperientzia hobetzeko. Gune honetan nabigatzen jarraitzen baduzu, gure cookien erabilera onartzen duzula adierazten duzu. Informazio gehigarria.
Gehigarrizko fabrikazioak (AM) 3D objektuak sortzea dakar, geruza ultra-mehe bana aldi berean, eta horrek prozesamendu tradizionala baino garestiagoa bihurtzen du. Hala ere, hautsaren zati txiki bat bakarrik soldatzen zaio osagaiari muntaketa prozesuan. Gainerakoa ez da fusionatzen, beraz, berrerabili daiteke. Aitzitik, objektua modu klasikoan sortzen bada, normalean fresaketa eta mekanizazioa behar izaten ditu materiala kentzeko.
Hautsaren propietateek makinaren parametroak zehazten dituzte eta lehenik eta behin kontuan hartu behar dira. AMren kostua ez litzateke ekonomikoa izango, urtu gabeko hautsa kutsatuta dagoelako eta birziklaezina delako. Hautsaren degradazioak bi fenomeno eragiten ditu: produktuaren aldaketa kimikoa eta propietate mekanikoen aldaketak, hala nola morfologia eta partikula-tamainaren banaketa.
Lehenengo kasuan, zeregin nagusia aleazio puruak dituzten egitura solidoak sortzea da, beraz, hautsaren kutsadura saihestu behar dugu, adibidez, oxido edo nitruroekin. Azken fenomeno honetan, parametro hauek jariakortasunarekin eta zabalgarritasunarekin lotuta daude. Beraz, hautsaren propietateetan edozein aldaketak produktuaren banaketa ez-uniformea ​​ekar dezake.
Azken argitalpenetako datuek adierazten dute emari-neurgailu klasikoek ezin dutela informazio egokia eman AM-n hautsaren banaketari buruz, hauts-ohean oinarrituta. Lehengaiaren (edo hautsaren) karakterizazioari dagokionez, merkatuan hainbat neurketa-metodo garrantzitsu daude baldintza hori bete dezaketenak. Tentsio-egoera eta hauts-fluxu-eremua berdinak izan behar dira neurketa-konfigurazioan eta prozesuan. Konpresio-kargen presentzia bateraezina da zizaila-probatzaileetan eta erreometro klasikoetan IM gailuetan erabiltzen den gainazal askeko fluxuarekin.
GranuTools-ek AM hautsa karakterizatzeko lan-fluxu bat garatu du. Gure helburu nagusia geometria bakoitzari prozesuen simulazio tresna zehatz bat ematea da, eta lan-fluxu hau erabiltzen da hautsaren kalitatearen bilakaera ulertzeko eta jarraitzeko hainbat inprimatze-prozesutan. Hainbat aluminiozko aleazio estandar (AlSi10Mg) hautatu dira iraupen desberdinetarako karga termiko desberdinetan (100 eta 200 °C artean).
Degradazio termikoa kontrola daiteke hautsak karga elektrikoa metatzeko duen gaitasuna aztertuz. Hautsak jariakortasunerako (GranuDrum tresna), paketatze-zinetiketarako (GranuPack tresna) eta portaera elektrostatikorako (GranuCharge tresna) aztertu ziren. Kohesio eta paketatze-zinetiken neurketak egokiak dira hautsaren kalitatea jarraitzeko.
Erraz aplikatzen diren hautsek kohesio-indize baxuak izango dituzte, betetze-dinamika azkarra duten hautsek, berriz, porositate txikiagoa duten pieza mekanikoak sortuko dituzte betetzeko zailagoak diren produktuekin alderatuta.
Gure laborategian hainbat hilabetez biltegiratu ondoren, partikula-tamaina banaketa desberdineko hiru aluminio aleazio hauts (AlSi10Mg) eta 316L altzairu herdoilgaitzezko lagin bat hautatu ziren, hemen A, B eta C laginak deituak. Laginen propietateak beste fabrikatzaile batzuenak desberdinak izan daitezke. Laginaren partikula-tamaina banaketa laser difrakzio analisi bidez/ISO 13320 neurtu zen.
Makinaren parametroak kontrolatzen dituztenez, hautsaren propietateak kontuan hartu behar dira lehenik, eta urtu gabeko hautsak kutsatuta eta birziklaezintzat hartzen badira, orduan gehigarrizko fabrikazioa ez da espero bezain ekonomikoa. Beraz, hiru parametro ikertuko dira: hauts-fluxua, ontziratze-dinamika eta elektrostatika.
Zabaltzeko gaitasuna hauts-geruzaren uniformetasunarekin eta "leuntasunarekin" erlazionatuta dago berriro estaltzeko eragiketaren ondoren. Oso garrantzitsua da hau, gainazal leunak errazago inprimatzen baitira eta GranuDrum tresnarekin azter daitezke atxikimendu-indizearen neurketarekin.
Poroak material baten puntu ahulak direnez, pitzadurak sor ditzakete. Betetze-dinamika bigarren parametro gakoa da, betetze azkarreko hautsek porositate baxua ematen baitute. Portaera hau GranuPack-ekin neurtzen da, n1/2 balioarekin.
Hautsean karga elektrikoen presentziak kohesio-indarrak sortzen ditu, eta horiek aglomeratuen eraketa eragiten dute. GranuCharge-k hautsek karga elektrostatikoa sortzeko duten gaitasuna neurtzen du fluxuan zehar hautatutako materialekin kontaktuan daudenean.
Prozesatzen ari den bitartean, GranuCharge-k fluxuaren hondatzea aurreikus dezake, adibidez, AM-n geruza bat eratzean. Horrela, lortutako neurketak oso sentikorrak dira alearen gainazalaren egoerarekiko (oxidazioa, kutsadura eta zimurtasuna). Berreskuratutako hautsaren zahartzea zehaztasunez kuantifikatu daiteke orduan (±0,5 nC).
GranuDrum hauts-fluxuaren neurketa-metodo programatua da, danbor birakariaren printzipioan oinarritua. Hauts-laginaren erdia alboko horma gardenak dituen zilindro horizontal batean dago. Danborra bere ardatzaren inguruan biratzen da 2 eta 60 bira/min arteko abiadura angeluarrean, eta CCD kamerak argazkiak ateratzen ditu (30 eta 100 irudi artean segundo bateko 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. Errotazio-abiadura bakoitzerako, αf fluxu-angelua (edo "atsedenaldi-angelu dinamikoa") kalkulatzen da interfazearen batez besteko posiziotik, eta aleen arteko loturarekin lotutako σf kohesio-faktorea aztertzen da interfazearen fluktuazioetatik.
Fluxu-angelua hainbat parametroren araberakoa da: marruskadura, forma eta partikulen arteko kohesioa (van der Waals, indar elektrostatikoak eta kapilaritatea). Hauts kohesionatuek fluxu etengabea eragiten dute, eta hauts ez-biskosoek, berriz, fluxu erregularra. αf fluxu-angeluaren balio baxuek fluxu ona adierazten dute. Zerotik hurbil dagoen atxikimendu-indize dinamiko batek hauts ez-kohesionatu bati adierazten dio, beraz, hautsaren atxikimendua handitzen den heinean, atxikimendu-indizea ere handitzen da horren arabera.
GranuDrum-ek elur-jausiaren lehen angelua eta hautsaren aireztapena neurtzeko aukera ematen du fluxuan zehar, baita atxikimendu-indizea σf eta fluxu-angelua αf neurtzeko ere, biraketa-abiaduraren arabera.
GranuPack-en dentsitate masiboaren, kolpatze-dentsitatearen eta Hausner erlazioaren neurketak (kolpatze-probak bezala ere ezagunak) hautsaren karakterizaziorako aproposak dira, neurtzeko erraztasuna eta abiadura direlako. Hautsaren dentsitatea eta haren dentsitatea handitzeko gaitasuna parametro garrantzitsuak dira biltegiratzean, garraioan, aglomerazioan, etab. Gomendatutako prozedurak Farmakopean azaltzen dira.
Proba sinple honek hiru eragozpen nagusi ditu. Neurketa operadorearen araberakoa da, eta betetzeko metodoak hautsaren hasierako bolumenean eragiten du. Bolumen osoa neurtzeak emaitzetan akats larriak sor ditzake. Esperimentuaren sinpletasunagatik, ez dugu kontuan hartu hasierako eta azken neurketen arteko trinkotze-dinamika.
Irteera jarraituan sartutako hautsaren portaera ekipamendu automatizatua erabiliz aztertu zen. Zehaztasunez neurtu Hausner koefizientea Hr, hasierako dentsitatea ρ(0) eta azken dentsitatea ρ(n) n klik egin ondoren.
Hari kopurua normalean n=500ean finkatzen da. GranuPack-a hari-dentsitatearen neurketa automatizatu eta aurreratua da, azken ikerketa dinamikoetan oinarritua.
Beste indize batzuk ere erabil daitezke, baina ez dira hemen ematen. Hautsa metalezko hodi batean sartzen da hasieratze prozesu automatizatu zorrotz baten bidez. n1/2 parametro dinamikoaren estrapolazioa eta ρ(∞) dentsitate maximoa kendu dira trinkotze-kurbatik.
Zilindro huts arin bat hauts-ohearen gainean kokatzen da hauts/aire interfazearen maila berean mantentzeko trinkotzean. Hauts-lagina duen hodia ΔZ altuera finko batera igotzen da eta libreki jaisten da normalean ΔZ = 1 mm edo ΔZ = 3 mm-tan finkatutako altueran, ukitu bakoitzaren ondoren automatikoki neurtzen dena. Kalkulatu pilaren V bolumena altueraren arabera.
Dentsitatea m masaren eta V hauts geruzaren bolumenaren arteko erlazioa da. Hautsaren m masa ezaguna da, ρ dentsitatea aplikatzen da inpaktu bakoitzaren ondoren.
Hausner koefizientea Hr trinkotze-faktorearekin erlazionatuta dago eta Hr = ρ(500) / ρ(0) ekuazioaren bidez aztertzen da, non ρ(0) hasierako dentsitate masikoa den eta ρ(500) 500 zikloren ondoren kalkulatutako emaria. Dentsitate-ukitua. GranuPack metodoa erabiltzean, emaitzak erreproduzigarriak dira hauts kantitate txiki bat erabiliz (normalean 35 ml).
Hautsaren propietateak eta gailua egina dagoen materialaren propietateak parametro gakoak dira. Fluxuan zehar, karga elektrostatikoak sortzen dira hautsaren barruan efektu triboelektrikoaren ondorioz, hau da, bi solido kontaktuan jartzen direnean karga trukatzea.
Hautsak gailuaren barrura sartzen denean, efektu triboelektriko bat gertatzen da partikulen arteko kontaktuan eta partikulen eta gailuaren arteko kontaktuan.
Hautatutako materialarekin kontaktuan jartzean, GranuCharge-k automatikoki neurtzen du hautsaren barruan sortzen den karga elektrostatikoaren kantitatea fluxuan zehar. Hauts-lagina V-hodi bibratzailearen barruan isurtzen da eta elektrometro bati konektatutako Faraday kopa batera erortzen da, eta honek hautsa V-hodiaren barruan mugitzen den heinean lortzen den karga neurtzen du. Emaitza erreproduzigarriak lortzeko, erabili biraketa- edo bibrazio-gailu bat V-hodiak maiz elikatzeko.
Efektu triboelektrikoaren ondorioz, objektu batek bere gainazalean elektroiak irabazten ditu eta, beraz, negatiboki kargatzen da, eta beste objektu batek, berriz, elektroiak galtzen ditu eta, beraz, positiboki kargatzen da. Material batzuek beste batzuek baino errazago irabazten dituzte elektroiak, eta, era berean, beste material batzuek errazago galtzen dituzte elektroiak.
Zein material bihurtzen den negatibo eta zein positibo, materialek elektroiak irabazteko edo galtzeko duten joera erlatiboaren araberakoa da. Joera horiek irudikatzeko, 1. taulan agertzen den serie triboelektrikoa garatu zen. Karga-joera positiboa duten materialak eta karga-joera negatiboa duten beste batzuk zerrendatzen dira, eta portaera-joerarik erakusten ez duten material-metodoak taularen erdian zerrendatzen dira.
Bestalde, taulak materialen karga-portaeraren joerei buruzko informazioa baino ez du ematen, beraz, GranuCharge hautsen karga-portaeraren balio numeriko zehatzak emateko sortu zen.
Hainbat esperimentu egin ziren deskonposizio termikoa aztertzeko. Laginak 200 °C-tan jarri ziren ordubetez edo bi orduz. Ondoren, hautsa berehala aztertzen da GranuDrum-ekin (beroa izenarekin). Ondoren, hautsa ontzi batean jarri zen giro-tenperaturara iritsi arte eta ondoren GranuDrum, GranuPack eta GranuCharge erabiliz aztertu zen (hau da, "hotza").
Lagin gordinak GranuPack, GranuDrum eta GranuCharge erabiliz aztertu ziren giro-hezetasun/tenperatura berdinean (hau da, % 35,0 ± 1,5eko RH eta 21,0 ± 1,0 °C-ko tenperaturan).
Kohesio-indizeak hautsen jariakortasuna kalkulatzen du eta interfazearen (hautsa/airea) posizioaren aldaketekin korrelazionatzen du, hau da, hiru kontaktu-indar baino ez dira (van der Waals, kapilaritatea eta indar elektrostatikoak). Esperimentua egin aurretik, airearen hezetasun erlatiboa (RH, %) eta tenperatura (°C) erregistratu ziren. Ondoren, hautsa danborrean bota zen, eta esperimentua hasi zen.
Ondorioztatu genuen produktu hauek ez direla aglomerazioarekiko sentikorrak parametro tixotropikoak kontuan hartuta. Interesgarria da, tentsio termikoak A eta B laginen hautsen portaera erreologikoa aldatu zuela, zizailadura-loditzetik zizailadura-mehetzera. Bestalde, C eta SS 316L laginen tenperaturak ez zuen eraginik izan eta zizailadura-loditzea baino ez zuten erakutsi. Hauts bakoitzak zabalgarritasun hobea izan zuen (hau da, kohesio-indize txikiagoa) berotu eta hoztu ondoren.
Tenperaturaren eragina partikulen azalera espezifikoaren araberakoa ere bada. Materialaren eroankortasun termikoa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da tenperaturaren gaineko eragina (hau da, ???225°?=250°.?-1.?-1) eta ???316°. 225°?=19°.?-1.?-1) Partikula zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da tenperaturaren eragina. Aluminiozko aleazio hautsak bikainak dira tenperatura altuko aplikazioetarako, zabaltzeko erraztasun handiagoa dutelako, eta hoztutako laginetan ere jariakortasun hobea lortzen da jatorrizko hautsek baino.
GranuPack esperimentu bakoitzerako, hautsaren masa erregistratu zen esperimentu bakoitzaren aurretik, eta lagina 500 aldiz jo zen 1 Hz-ko inpaktu-maiztasunarekin, neurketa-zelulan 1 mm-ko erorketa librearekin (inpaktu-energia ∝). Lagina neurketa-zelulan sartzen da erabiltzailearentzako independenteak diren software-argibideen arabera. Ondoren, neurketak bi aldiz errepikatu ziren erreproduzigarritasuna ebaluatzeko eta batez bestekoa eta desbideratze estandarra ikertzeko.
GranuPack analisia amaitu ondoren, hasierako dentsitate masikoa (ρ(0)), azken dentsitatea (hainbat kolpetan, n = 500, hau da, ρ(500)), Hausner erlazioa/Carr indizea (Hr/Cr) eta trinkotze-zinetikarekin lotutako bi erregistro-parametro (n1/2 eta τ) agertzen dira. ρ(∞) dentsitate optimoa ere erakusten da (ikus 1. eranskina). Beheko taulan datu esperimentalak berregituratzen dira.
6. eta 7. irudiek trinkotze-kurba orokorra erakusten dute (dentsitate handia inpaktu kopuruaren arabera) eta n1/2/Hausner parametroaren erlazioa. Batez bestekoa erabiliz kalkulatutako errore-barrak kurba bakoitzean ageri dira, eta desbideratze estandarrak errepikagarritasun-proben bidez kalkulatu ziren.
316L altzairu herdoilgaitzezko produktua izan zen produkturik astunena (ρ(0) = 4.554 g/mL). Haritzeko dentsitateari dagokionez, SS 316L da hauts astunena (ρ(n) = 5.044 g/mL), ondoren A lagina dator (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 dentsitatearen arabera, ikusten dugu A lagina dela arinena, 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 hau B, C eta SS 316L laginekin bakarrik gertatzen da. A laginarentzat, ezinezkoa izan zen errore-barraren tamainagatik egitea. n1/2-rako, joera parametrikoaren azpimarratzea konplexuagoa da. A laginarentzat eta SS 316L-rentzat, n1/2-ren balioa gutxitu egin zen 2 ordu igaro ondoren 200 °C-tan, eta B eta C hautsentzat, berriz, handitu egin zen karga termikoaren ondoren.
GranuCharge esperimentu bakoitzerako bibrazio-elikagailu bat erabili zen (ikus 8. irudia). 316L altzairu herdoilgaitzezko hodiak erabili ziren. Neurketak 3 aldiz errepikatu ziren erreproduzigarritasuna ebaluatzeko. Neurketa bakoitzerako erabilitako produktuaren pisua 40 ml ingurukoa izan zen eta ez zen hautsik berreskuratu neurketaren ondoren.
Esperimentua baino lehen, hautsaren pisua (mp, g), airearen hezetasun erlatiboa (RH, %) eta tenperatura (°C) erregistratu ziren. Probaren hasieran, lehen mailako hautsaren karga-dentsitatea (q0 µC/kg-tan) neurtu zen hautsa Faraday kopa batean jarriz. Azkenik, hautsaren masa finkatu zen eta esperimentuaren amaieran azken karga-dentsitatea (qf, µC/kg) eta Δq (Δq = qf – q0) kalkulatu ziren.
GranuCharge datu gordinak 2. taulan eta 9. irudian ageri dira (σ erreproduzigarritasun-probaren emaitzetatik kalkulatutako desbideratze estandarra da), eta emaitzak histograma gisa erakusten dira (q0 eta Δq bakarrik erakusten dira). SS 316L-k du hasierako karga baxuena; hori produktu honek PSD altuena duelako izan daiteke. Aluminiozko aleazio-hauts primarioaren hasierako kargari dagokionez, ezin da ondoriorik atera erroreen tamaina dela eta.
316L altzairu herdoilgaitzezko hodi batekin kontaktuan jarri ondoren, A laginak jaso zuen karga gutxien, B eta C hautsek joera antzekoa erakutsi zuten bitartean; SS 316L hautsa SS 316L-ren kontra 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 azken karga isuriaren ondoren), baina karga kopurua handitzen da degradazio termikoaren ondoren.
200 °C-tan tentsio termikoaren 2 orduren ondoren, hautsaren portaera oso interesgarria bihurtzen da. A eta B laginetan, hasierako karga gutxitu egin zen eta azken karga negatibotik positibora aldatu zen. SS 316L hautsak izan zuen hasierako kargarik altuena eta bere karga-dentsitatearen aldaketa positiboa bihurtu zen baina baxua mantendu zen (hau da, 0,033 nC/g).
Degradazio termikoak aluminiozko aleazio (AlSi10Mg) eta 316L altzairu herdoilgaitzezko hautsen portaera konbinatuan duen eragina ikertu genuen, jatorrizko hautsak, berriz, 200 °C-tan airean 2 ordu eman ondoren aztertu ziren.
Tenperatura altuetan hautsak erabiltzeak produktuaren jariakortasuna hobetu dezake, eta efektu hori garrantzitsuagoa dirudi azalera espezifiko handiko hautsetan eta eroankortasun termiko handiko materialetan. GranuDrum erabili zen fluxua ebaluatzeko, GranuPack erabili zen paketatze dinamikoaren analisietarako, eta GranuCharge erabili zen 316L altzairu herdoilgaitzezko hodiarekin kontaktuan dagoen hautsaren triboelektrizitatea aztertzeko.
Emaitza hauek GranuPack erabiliz zehaztu ziren, eta honek Hausner koefizientearen hobekuntza erakutsi zuen hauts bakoitzerako (A laginaren salbuespenarekin, erroreen tamainagatik) tentsio termikoko prozesuaren ondoren. Ez zen joera argirik aurkitu ontziratze parametroarentzat (n1/2), produktu batzuek ontziratze-abiadura handitzea erakutsi baitzuten, beste batzuek, berriz, efektu kontrajarria izan baitzuten (adibidez, B eta C laginak).