Wy brûke cookies om jo ûnderfining te ferbetterjen.Troch troch te gean mei it blêdzjen fan dizze side, stimme jo yn mei ús gebrûk fan cookies.Oanfoljende ynformaasje.
Additive manufacturing (AM) omfettet it meitsjen fan 3D-objekten, ien ultra-tinne laach tagelyk, wêrtroch it djoerder is dan tradisjonele ferwurking.Lykwols, mar in lyts part fan it poeder wurdt laske oan de komponint tidens de gearkomste proses.De rest fusearret net, sadat se opnij brûkt wurde kinne.Yn tsjinstelling, as it objekt op 'e klassike manier makke is, fereasket it meastentiids frezen en ferwurkjen om materiaal te ferwiderjen.
De eigenskippen fan it poeder bepale de parameters fan 'e masine en moatte yn it foarste plak rekken holden wurde.De kosten fan AM soene net ekonomysk wêze, jûn dat it net-smelte poeder kontaminearre is en net recycleber is.Poederdegradaasje resulteart yn twa ferskynsels: gemyske modifikaasje fan it produkt en feroaringen yn meganyske eigenskippen lykas morfology en ferdieling fan partikelgrutte.
Yn it earste gefal is de wichtichste taak om fêste struktueren te meitsjen dy't suvere alloys befetsje, dus moatte wy fersmoarging fan it poeder foarkomme, bygelyks mei oksides of nitrides.Yn it lêste ferskynsel binne dizze parameters ferbûn mei fluiditeit en fersprieding.Dêrom kin elke feroaring yn 'e eigenskippen fan it poeder liede ta in net-unifoarme ferdieling fan it produkt.
Gegevens fan resinte publikaasjes jouwe oan dat klassike flowmeters net genôch ynformaasje kinne leverje oer de ferdieling fan poeder yn AM basearre op it poederbêd.Wat de karakterisearring fan it grûnstof (as poeder) oanbelanget, binne d'r ferskate relevante mjitmetoaden op 'e merke dy't oan dizze eask kinne foldwaan.De stressstatus en it poederstreamfjild moatte itselde wêze yn 'e mjitopstelling en yn it proses.De oanwêzigens fan kompresjelasten is ynkompatibel mei de frije oerflakstream dy't brûkt wurdt yn IM-apparaten yn skuortesters en klassike rheometers.
GranuTools hat in workflow ûntwikkele foar karakterisearjen fan AM-poeder.Us haaddoel is om elke mjitkunde út te rusten mei in krekte prosessimulaasje-ark, en dizze workflow wurdt brûkt om de evolúsje fan poederkwaliteit yn ferskate printprosessen te begripen en te folgjen.Ferskate standert aluminium alloys (AlSi10Mg) waarden selektearre foar ferskillende durations by ferskillende termyske loads (fan 100 oant 200 ° C).
Termyske degradaasje kin wurde regele troch it analysearjen fan it fermogen fan it poeder om in elektryske lading te sammeljen.De poeders waarden analysearre foar flowability (GranuDrum-ynstrumint), packing kinetika (GranuPack-ynstrumint) en elektrostatysk gedrach (GranuCharge-ynstrumint).Gearhing en ferpakking kinetika mjittingen binne geskikt foar it folgjen fan poederkwaliteit.
Poeders dy't maklik te tapassen binne sille lege gearhing-yndeksen sjen litte, wylst poeders mei dynamyk foar rappe vulling meganyske dielen sille produsearje mei legere porositeit yn ferliking mei dreger te foljen produkten.
Nei ferskate moannen fan opslach yn ús laboratoarium waarden trije aluminiumlegerpoeders mei ferskate dieltsjesgrutte distribúsjes (AlSi10Mg) en ien 316L roestfrij stielprobe selektearre, hjir neamd as samples A, B en C. De eigenskippen fan 'e samples kinne ferskille fan oare fabrikanten.Sample dieltsje grutte ferdieling waard metten troch laser diffraksje analyze / ISO 13320.
Om't se de parameters fan 'e masine kontrolearje, moatte de eigenskippen fan' e poeder earst beskôge wurde, en as unmelte poeders wurde beskôge as kontaminearre en net recycleber, dan is additive fabrikaazje net sa ekonomysk as men hoopje kin.Dêrom sille trije parameters ûndersocht wurde: poederstream, ynpakdynamyk en elektrostatika.
Spreadability is besibbe oan de uniformiteit en "glêd" fan 'e poeder laach nei de recoating operaasje.Dit is heul wichtich, om't glêde oerflakken makliker te printsjen binne en kinne wurde ûndersocht mei it GranuDrum-ark mei mjitting fan adhesion-yndeks.
Om't poaren swakke punten binne yn in materiaal, kinne se liede ta skuorren.Filldynamyk is de twadde kaaiparameter, om't snelle filling poeders lege porositeit leverje.Dit gedrach wurdt metten mei GranuPack mei in wearde fan n1/2.
De oanwêzigens fan elektryske ladingen yn it poeder soarget foar gearhingjende krêften dy't liede ta de formaasje fan agglomeraten.GranuCharge mjit it fermogen fan poeders om in elektrostatyske lading te generearjen as se yn kontakt binne mei selektearre materialen tidens stream.
By it ferwurkjen kin GranuCharge de efterútgong fan stream foarsizze, bygelyks by it foarmjen fan in laach yn AM.Sa binne de krigen mjittingen tige gefoelich foar de steat fan it nôtflak (oksidaasje, fersmoarging en rûchheid).De ferâldering fan it weromfûn poeder kin dan krekt kwantifisearre wurde (± 0,5 nC).
De GranuDrum is in programmearre metoade foar mjitting fan poederstream basearre op it rotearjende trommelprinsipe.De helte fan it poedermonster is befette yn in horizontale silinder mei transparante sydmuorren.De trommel draait om syn as mei in hoeksnelheid fan 2 oant 60 rpm, en de CCD-kamera makket foto's (fan 30 oant 100 ôfbyldings mei yntervallen fan 1 sekonde).De loft / poeder-ynterface wurdt identifisearre op elke ôfbylding mei in rânedeteksjealgoritme.
Berekkenje de gemiddelde posysje fan 'e ynterface en de oscillaasjes om dizze gemiddelde posysje.Foar eltse rotation snelheid wurdt de stream hoeke (of "dynamyske hoeke fan rêst") αf berekkene út de gemiddelde ynterface posysje, en de dynamyske gearhing faktor σf ferbûn mei intergrain bonding wurdt analysearre út ynterface fluktuaasjes.
De streamhoeke wurdt beynfloede troch in oantal parameters: wriuwing, foarm en gearhing tusken dieltsjes (van der Waals, elektrostatyske en kapillêre krêften).Gearhingjende poeders resultearje yn intermitterende stream, wylst net-viskose poeders resultearje yn reguliere stream.Lege wearden fan 'e streamhoek αf oerienkomme mei goede stream.In dynamyske adhesion-yndeks tichtby nul komt oerien mei in net-gearhingjend poeder, dus as de adhesion fan it poeder ferheget, nimt de adhesion-yndeks dêrmei ta.
GranuDrum lit jo de earste hoeke fan 'e lawine en de beluchting fan it poeder yn' e stream mjitte, en ek de adhesion-yndeks σf en de streamwinkel αf mjitten ôfhinklik fan 'e rotaasjesnelheid.
De mjittingen fan 'e GranuPack's bulkdichtheid, tikdichte en Hausner-ferhâlding (ek wol "tappingstests" neamd) binne ideaal foar poederkarakterisaasje fanwegen har gemak en mjittingssnelheid.De tichtens fan it poeder en de mooglikheid om har tichtens te fergrutsjen binne wichtige parameters by opslach, ferfier, agglomeraasje, ensfh. Oanbefellende prosedueres wurde skreaun yn 'e Pharmacopoeia.
Dizze ienfâldige test hat trije grutte neidielen.De mjitting is ôfhinklik fan 'e operator, en de metoade fan filling hat ynfloed op it earste folume fan it poeder.It mjitten fan totale folume kin liede ta serieuze flaters yn 'e resultaten.Fanwege de ienfâld fan it eksperimint hawwe wy gjin rekken hâlden mei de ferdichtingsdynamyk tusken de earste en lêste mjittingen.
It gedrach fan it poeder dat yn 'e trochgeande outlet fiede waard analysearre mei automatisearre apparatuer.Mjit de Hausner-koëffisjint Hr, inisjele tichtheid ρ(0) en definitive tichtheid ρ(n) nei n klikken.
It oantal kranen wurdt normaal fêststeld op n=500.De GranuPack is in automatisearre en avansearre mjitting fan tapdichtheid basearre op resint dynamysk ûndersyk.
Oare yndeksen kinne brûkt wurde, mar se wurde hjir net levere.It poeder wurdt pleatst yn in metalen buis troch in strang automatisearre inisjalisaasjeproses.De ekstrapolaasje fan de dynamyske parameter n1/2 en de maksimale tichtheid ρ(∞) is fuorthelle út de kompakteringskromme.
In lichtgewicht holle silinder sit boppe op 'e poederbêd om it poeder / loft-ynterfacenivo te hâlden by kompaktjen.De buis dy't it poederprobe befettet, rint nei in fêste hichte ΔZ en falt frij op in hichte meast fêst op ΔZ = 1 mm of ΔZ = 3 mm, dy't automatysk wurdt mjitten nei elke touch.Berekkenje it folume V fan 'e peal fan' e hichte.
Tichtheid is de ferhâlding fan 'e massa m nei it folume fan' e poederlaach V. De massa fan 'e poeder m is bekend, de tichtens ρ wurdt tapast nei elke ynfloed.
De Hausner-koëffisjint Hr is besibbe oan de kompakteringsfaktor en wurdt analysearre troch de fergeliking Hr = ρ(500) / ρ(0), wêrby't ρ(0) de earste bulkdichtheid is en ρ(500) de berekkene stream nei 500 syklusen.Dichtheid tap.By it brûken fan de GranuPack-metoade binne de resultaten reprodusearber mei in lyts bedrach fan poeder (meastentiids 35 ml).
De eigenskippen fan it poeder en de eigenskippen fan it materiaal wêrfan it apparaat is makke binne wichtige parameters.Tidens de stream wurde elektrostatyske ladingen binnen it poeder generearre troch it triboelektryske effekt, dat is de útwikseling fan ladingen as twa fêste stoffen yn kontakt komme.
As it poeder yn it apparaat streamt, komt in triboelektrysk effekt op by it kontakt tusken de dieltsjes en by it kontakt tusken de dieltsjes en it apparaat.
By kontakt mei it selekteare materiaal mjit de GranuCharge automatysk de hoemannichte elektrostatyske lading dy't binnen it poeder wurdt generearre tidens stream.It poedermonster streamt yn 'e trillende V-buis en falt yn in Faraday-beker ferbûn mei in elektrometer dy't de lading mjit dy't oernommen is as it poeder yn' e V-buis beweecht.Foar reprodusearjende resultaten, brûk in rotearjend of trillend apparaat om V-buizen faak te fieden.
It triboelektryske effekt makket dat ien objekt elektronen op syn oerflak krijt en sa negatyf opladen wurdt, wylst in oar objekt elektroanen ferliest en sa posityf opladen wurdt.Guon materialen krije makliker elektroanen as oaren, en op deselde manier ferlieze oare materialen makliker elektroanen.
Hokker materiaal wurdt negatyf en hokker wurdt posityf hinget ôf fan de relative oanstriid fan de materialen belutsen te winnen of ferlieze elektroanen.Om dizze trends te fertsjintwurdigjen, waard de triboelektryske searje werjûn yn Tabel 1 ûntwikkele.Materialen mei in positive lading trend en oaren mei in negative lading trend wurde neamd, en materiaal metoaden dy't net sjen litte gjin gedrachsproblemen trend wurde neamd yn 'e midden fan' e tabel.
Oan 'e oare kant jout de tabel allinich ynformaasje oer trends yn it oplaadgedrach fan materialen, dus GranuCharge is makke om krekte numerike wearden te leverjen foar it oplaadgedrach fan poeders.
Ferskate eksperiminten waarden útfierd om thermyske ûntbining te analysearjen.De samples waarden ien oant twa oeren op 200 ° C pleatst.It poeder wurdt dan fuortendaliks analysearre mei GranuDrum (hot namme).It poeder waard dêrnei yn in kontener pleatst oant it omjouwingstemperatuer berikte en doe analysearre mei GranuDrum, GranuPack en GranuCharge (dus "kâld").
Raw samples waarden analysearre mei GranuPack, GranuDrum en GranuCharge op deselde keamer Feuchte / temperatuer (ie 35.0 ± 1.5% RH en 21.0 ± 1.0 ° C temperatuer).
De gearhing yndeks berekkent de flowability fan poeders en korrelearret mei feroarings yn de posysje fan de ynterface (poeder / lucht), dat is mar trije kontakt krêften (van der Waals, capillary en elektrostatyske krêften).Foar it eksperimint waarden de relative luchtvochtigheid (RH, %) en temperatuer (°C) opnommen.Dêrnei waard it poeder yn 'e trommel getten, en it eksperimint begon.
Wy konkludearren dat dizze produkten net gefoelich binne foar agglomeraasje by it beskôgjen fan tixotropyske parameters.Ynteressant feroare thermyske stress it rheologyske gedrach fan 'e poeders fan samples A en B fan skuorferdiking nei skuorfertinking.Oan 'e oare kant waarden Samples C en SS 316L net beynfloede troch temperatuer en lieten allinich skeaferdiking sjen.Elts poeder hie bettere spreadability (dus legere gearhing yndeks) nei ferwaarming en koeling.
It temperatuereffekt hinget ek ôf fan it spesifike gebiet fan 'e dieltsjes.Hoe heger de termyske konduktiviteit fan it materiaal, hoe grutter it effekt op temperatuer (dus ???225°?=250?.?-1.?-1) en ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Hoe lytser it dieltsje, hoe grutter it effekt fan temperatuer.Poeders fan aluminiumlegering binne poerbêst foar applikaasjes mei hege temperatueren fanwegen har ferhege ferspriedbaarheid, en sels koele eksimplaren berikke bettere streamberens dan de orizjinele poeders.
Foar elk GranuPack-eksperimint waard de massa fan it poeder foar elk eksperimint opnommen, en it probleem waard 500 kear rekke mei in ynfloedfrekwinsje fan 1 Hz mei in frije fal fan 1 mm yn 'e mjitsel (ynfloed enerzjy ∝).It stekproef wurdt útjûn yn 'e mjitsel neffens brûker-ûnôfhinklike software-ynstruksjes.Dêrnei waarden de mjittingen twa kear werhelle om de reprodusearberens te beoardieljen en ûndersocht de gemiddelde en standertdeviaasje.
Nei't de GranuPack-analyse foltôge is, begjinne de bulkdichte (ρ(0)), definitive bulkdichte (by meardere kranen, n = 500, dus ρ(500)), Hausner-ferhâlding/Carr-yndeks (Hr/Cr) en twa registraasjeparameters (n1/2 en τ) relatearre oan kompakteringskinetika.De optimale tichtens ρ(∞) wurdt ek werjûn (sjoch taheakke 1).De tabel hjirûnder werstrukturearret de eksperimintele gegevens.
Figuren 6 en 7 toant de totale kompakteringskurve (bulk tichtens tsjin oantal effekten) en de n1/2 / Hausner parameter ratio.Flaterbalken berekkene mei it gemiddelde wurde werjûn op elke kromme, en standertôfwikingen waarden berekkene troch werhellingstests.
It 316L roestfrij stielprodukt wie it swierste produkt (ρ(0) = 4.554 g/mL).Yn termen fan tapping tichtens, SS 316L bliuwt de swierste poeder (ρ (n) = 5.044 g / mL), folge troch Sample A (ρ (n) = 1.668 g / mL), folge troch Sample B (ρ (n) = 1.668 g / ml)./ml) (n) = 1,645 g/ml).Sample C wie de leechste (ρ(n) = 1.581 g/mL).Neffens de bulkdichte fan it earste poeder sjogge wy dat sample A de lichtste is, en mei rekkening mei de flaters (1.380 g / ml), samples B en C hawwe sawat deselde wearde.
As it poeder wurdt ferwaarme, nimt syn Hausner-ferhâlding ôf, en dit bart allinich mei samples B, C en SS 316L.Foar sample A wie it net mooglik om te fieren fanwegen de grutte fan 'e flaterbalken.Foar n1/2 is de parametryske trend-ûnderline komplekser.Foar sample A en SS 316L fermindere de wearde fan n1 / 2 nei 2 h by 200 ° C, wylst foar poeders B en C it ferhege nei thermyske laden.
In trillende feeder waard brûkt foar elke GranuCharge-eksperimint (sjoch figuer 8).Brûk 316L roestfrij stiel buizen.Mjittingen waarden 3 kear werhelle om reprodusearberens te beoardieljen.It gewicht fan it produkt brûkt foar elke mjitting wie sawat 40 ml en gjin poeder waard weromfûn nei mjitting.
Foar it eksperimint waarden it gewicht fan it poeder (mp, g), relative luchtvochtigheid (RH,%) en temperatuer (°C) opnommen.Oan it begjin fan 'e test waard de ladingdichtheid fan it primêre poeder (q0 yn µC / kg) mjitten troch it poeder yn in Faraday-beker te pleatsen.Uteinlik waard de poedermassa fêststeld en de definitive ladingdichte (qf, µC / kg) en Δq (Δq = qf - q0) oan 'e ein fan it eksperimint waarden berekkene.
De rauwe GranuCharge-gegevens wurde werjûn yn tabel 2 en figuer 9 (σ is de standertdeviaasje berekkene út 'e resultaten fan' e reprodusearberenstest), en de resultaten wurde werjûn as in histogram (allinich q0 en Δq wurde werjûn).SS 316L hat de leechste initial lading;dit kin wêze fanwege it feit dat dit produkt hat de heechste PSD.As it giet om inisjele laden fan primêr aluminiumlegerpoeder, kinne gjin konklúzjes lutsen wurde troch de grutte fan 'e flaters.
Nei kontakt mei in 316L roestfrij stiel piip krige sample A it minste bedrach fan lading, wylst poeders B en C toande in ferlykbere trend, as SS 316L poeder waard wrijven tsjin SS 316L, in lading tichtens tichtby 0 waard fûn (sjoch triboelectric rige).Produkt B is noch mear belêste as A. Foar sample C giet de trend troch (positive initial lading en lêste lading nei lekkage), mar it oantal ladingen nimt ta nei termyske degradaasje.
Nei 2 oeren fan thermyske stress by 200 °C wurdt it gedrach fan it poeder tige nijsgjirrich.Yn samples A en B fermindere de earste lading en de lêste lading ferskoot fan negatyf nei posityf.SS 316L poeder hie de heechste initial lading en syn lading tichtens feroaring waard posityf, mar bleau leech (dus 0.033 nC / g).
Wy ûndersochten it effekt fan thermyske degradaasje op it kombineare gedrach fan aluminiumlegering (AlSi10Mg) en 316L roestfrij stielpuders, wylst de orizjinele puders nei 2 oeren by 200 ° C yn loft analysearre waarden.
It brûken fan poeders by ferhege temperatueren kin ferbetterje produkt flowability, in effekt dat liket te wêzen wichtiger foar poeders mei hege spesifyk gebiet en materialen mei hege termyske conductivity.GranuDrum waard brûkt om stream te evaluearjen, GranuPack waard brûkt foar dynamyske ynpakanalyse, en GranuCharge waard brûkt om de triboelektrisiteit fan poeder te analysearjen yn kontakt mei 316L roestfrij stiel piip.
Dizze resultaten waarden bepaald mei GranuPack, dy't in ferbettering fan 'e Hausner-koëffisjint foar elke poeder toande (mei útsûndering fan sample A, troch de grutte fan' e flaters) nei it thermyske stressproses.Gjin dúdlike trend waard fûn foar de ynpakparameter (n1/2) om't guon produkten in ferheging fan ynpaksnelheid lieten, wylst oaren in kontrastearjend effekt hienen (bgl. Samples B en C).