Nou itilize bonbon pou amelyore eksperyans ou.Lè w kontinye navige sou sit sa a, ou dakò ak itilizasyon cookies nou yo.Enfòmasyon adisyonèl.
Manifakti aditif (AM) enplike nan kreye objè 3D, yon kouch ultra-mens nan yon moman, ki fè li pi chè pase pwosesis tradisyonèl yo.Sepandan, se sèlman yon ti pòsyon nan poud lan soude nan eleman nan pandan pwosesis la asanble.Rès la pa fusion, pou yo ka réutiliser.Nan contrast, si objè a kreye nan fason klasik la, li anjeneral mande pou fraisage ak machinn yo retire materyèl.
Pwopriyete yo nan poud lan detèmine paramèt yo nan machin nan epi yo dwe pran an kont an plas an premye.Pri AM pa ta ekonomik paske poud ki pa fonn lan kontamine epi li pa resikle.Powder degradasyon rezilta nan de fenomèn: modifikasyon chimik nan pwodwi a ak chanjman nan pwopriyete mekanik tankou mòfoloji ak distribisyon gwosè patikil.
Nan premye ka a, travay prensipal la se kreye estrikti solid ki gen alyaj pi bon kalite, kidonk nou bezwen pou fè pou evite kontaminasyon nan poud lan, pou egzanp, ak oksid oswa nitrur.Nan fenomèn nan lèt, paramèt sa yo asosye ak likidite ak gayabilite.Se poutèt sa, nenpòt chanjman nan pwopriyete yo nan poud lan ka mennen nan yon distribisyon ki pa inifòm nan pwodwi a.
Done ki soti nan piblikasyon ki sot pase yo endike ke debimètr klasik pa ka bay enfòmasyon adekwa sou distribisyon an poud nan AM ki baze sou kabann lan poud.Konsènan karakterizasyon materyèl la anvan tout koreksyon (oswa poud), gen plizyè metòd mezi ki enpòtan sou mache a ki ka satisfè kondisyon sa a.Eta a estrès ak jaden an koule poud dwe menm bagay la tou nan konfigirasyon an mezire ak nan pwosesis la.Prezans chaj konpresiv se enkonpatib ak koule sifas gratis yo itilize nan aparèy IM nan tèsteur taye lenn ak riometri klasik.
GranuTools te devlope yon workflow pou karakterize AM poud.Objektif prensipal nou an se ekipe chak jeyometri ak yon zouti simulation pwosesis egzat, epi yo itilize workflow sa a pou konprann epi swiv evolisyon bon jan kalite poud nan divès pwosesis enprime.Plizyè alyaj estanda aliminyòm (AlSi10Mg) yo te chwazi pou diferan dire nan diferan chaj tèmik (ki soti nan 100 a 200 °C).
Degradasyon tèmik ka kontwole pa analize kapasite poud lan akimile yon chaj elektrik.Poud yo te analize pou fluidité (enstriman GranuDrum), sinetik anbalaj (enstriman GranuPack) ak konpòtman elektwostatik (enstriman GranuCharge).Jwenti ak anbalaj mezi sinetik yo apwopriye pou swiv bon jan kalite poud.
Poud ki fasil pou aplike pral montre endis jwenti ki ba, pandan y ap poud ak dinamik ranpli rapid pral pwodwi pati mekanik ak pi ba porosite konpare ak pi difisil pou ranpli pwodwi yo.
Apre plizyè mwa nan depo nan laboratwa nou an, yo te chwazi twa poud alyaj aliminyòm ak distribisyon gwosè patikil diferan (AlSi10Mg) ak yon echantiyon asye pur 316L, isit la refere yo kòm echantiyon A, B ak C. Pwopriyete echantiyon yo ka diferan de lòt manifaktirè yo.Distribisyon gwosè patikil echantiyon yo te mezire pa analiz diffraction lazè / ISO 13320.
Paske yo kontwole paramèt yo nan machin nan, pwopriyete yo nan poud lan dwe konsidere an premye, epi si poud ki pa fonn yo konsidere kòm kontamine ak unrecyclable, Lè sa a, fabrikasyon aditif se pa osi ekonomik ke yon moun ta ka espere.Se poutèt sa, twa paramèt yo pral envestige: koule poud, dinamik procesna ak elektwostatik.
Spreadability gen rapò ak inifòmite a ak "dous" nan kouch poud la apre operasyon an rekouch.Sa a trè enpòtan paske sifas lis yo pi fasil pou enprime epi yo ka egzamine avèk zouti GranuDrum ak mezi endèks adezyon.
Paske porositë yo se pwen fèb nan yon materyèl, yo ka mennen nan fant.Dinamik ranpli se dezyèm paramèt kle kòm poud rapid ranpli bay porosite ki ba.Konpòtman sa a mezire ak GranuPack ak yon valè n1/2.
Prezans chaj elektrik nan poud lan kreye fòs limenm ki mennen nan fòmasyon agglomerat yo.GranuCharge mezire kapasite poud pou jenere yon chaj elektwostatik lè an kontak ak materyèl chwazi pandan koule.
Pandan pwosesis, GranuCharge ka predi deteryorasyon koule, pou egzanp, lè fòme yon kouch nan AM.Kidonk, mezi yo jwenn yo trè sansib a eta a nan sifas grenn jaden an (oksidasyon, kontaminasyon ak brutality).Lè sa a, aje a nan poud lan refè ka byen mezire (± 0.5 nC).
GranuDrum a se yon metòd poud pwograme mezi koule ki baze sou prensip la wotasyon tanbou.Mwatye echantiyon poud lan genyen nan yon silenn orizontal ak miray transparan.Tanbou a vire toutotou aks li nan yon vitès angilè de 2 a 60 rpm, ak kamera CCD a pran foto (ki soti nan 30 a 100 imaj nan entèval 1 segonn).Yo idantifye koòdone lè/poud sou chak imaj lè l sèvi avèk yon algorithm deteksyon kwen.
Kalkile pozisyon an mwayèn nan koòdone a ak osilasyon yo alantou pozisyon mwayèn sa a.Pou chak vitès wotasyon, ang koule a (oswa "ang dinamik repo") αf kalkile apati pozisyon koòdone vle di, ak faktè jwenti dinamik σf ki asosye ak lyezon intergrain analize soti nan fluctuations koòdone.
Ang koule a afekte pa yon kantite paramèt: friksyon, fòm ak jwenti ant patikil (van der Waals, elektwostatik ak fòs kapilè).Poud limenm yo lakòz koule tanzantan, pandan y ap poud ki pa gluan lakòz koule regilye.Valè ki ba nan ang koule αf koresponn ak bon koule.Yon endèks adezyon dinamik tou pre zewo koresponn ak yon poud ki pa limenm, kidonk kòm Adhesion nan poud lan ogmante, endèks adezyon an ogmante kòmsadwa.
GranuDrum pèmèt ou mezire premye ang lavalas la ak aere poud lan pandan koule a, osi byen ke mezire endèks adezyon σf ak ang koule αf depann de vitès wotasyon an.
Dansite esansyèl GranuPack a, dansite tapping ak mezi rapò Hausner (li rele tou "tès tapping") se ideyal pou karakterizasyon poud akòz fasilite yo ak vitès mezi yo.Dansite nan poud lan ak kapasite nan ogmante dansite li yo se paramèt enpòtan pandan depo, transpò, aglomerasyon, elatriye pwosedi rekòmande yo dekri nan Farmakope a.
Tès senp sa a gen twa gwo dezavantaj.Mezi a depann de operatè a, ak metòd pou ranpli afekte volim inisyal poud lan.Mezire volim total ka mennen nan erè grav nan rezilta yo.Akòz senplisite eksperyans lan, nou pa t 'pran an kont dinamik konpaksyon ant mezi inisyal ak final la.
Konpòtman an nan poud lan manje nan priz la kontinyèl te analize lè l sèvi avèk ekipman otomatik.Mezire avèk presizyon koyefisyan Hausner Hr, dansite inisyal ρ(0) ak dansite final ρ(n) apre n klik.
Kantite tiyo anjeneral fiks nan n = 500.GranuPack a se yon mezi dansite tapping otomatik ak avanse ki baze sou dènye rechèch dinamik.
Yo ka itilize lòt endis, men yo pa bay yo isit la.Yo mete poud lan nan yon tib metal atravè yon pwosesis inisyalizasyon otomatik solid.Ekstrapolasyon paramèt dinamik n1/2 ak dansite maksimòm ρ(∞) yo te retire nan koub konpaksyon an.
Yon silenn ki lejè kre chita sou tèt kabann lan poud pou kenbe nivo koòdone poud/lè pandan konpaksyon.Tib ki gen echantiyon an poud monte nan yon wotè fiks ΔZ epi li tonbe lib nan yon wotè anjeneral fiks nan ΔZ = 1 mm oswa ΔZ = 3 mm, ki se otomatikman mezire apre chak manyen.Kalkile volim V pil la apati wotè.
Dansite se rapò mas m ak volim kouch poud V. Mas poud m konnen, dansite ρ aplike apre chak enpak.
Koyefisyan Hausner Hr a gen rapò ak faktè konpaksyon an epi li analize pa ekwasyon Hr = ρ(500) / ρ(0), kote ρ(0) se dansite en inisyal ak ρ(500) se koule kalkile apre 500 sik.Tape dansite.Lè w ap itilize metòd GranuPack, rezilta yo repwodiktif lè l sèvi avèk yon ti kantite poud (anjeneral 35 ml).
Pwopriyete yo nan poud lan ak pwopriyete yo nan materyèl la ki soti nan aparèy la se paramèt kle.Pandan koule a, chaj elektwostatik yo pwodwi andedan poud lan akòz efè a triboelektrik, ki se echanj la nan chaj lè de solid antre an kontak.
Lè poud lan koule andedan aparèy la, yon efè triboelectric rive nan kontak ant patikil yo ak nan kontak ant patikil yo ak aparèy la.
Lè yo fin kontakte materyèl yo chwazi a, GranuCharge otomatikman mezire kantite chaj elektwostatik ki te pwodwi andedan poud lan pandan koule.Echantiyon an poud ap koule andedan V-tib vibre a epi li tonbe nan yon tas Faraday ki konekte ak yon elektwomèt ki mezire chaj la akeri kòm poud lan deplase andedan V-tib la.Pou rezilta repwodiktif, sèvi ak yon aparèy wotasyon oswa vibre pou manje V-tib souvan.
Efè triboelektrik la lakòz yon objè genyen elektwon sou sifas li epi konsa vin chaje negatif, pandan y ap yon lòt objè pèdi elektwon e konsa vin chaje pozitivman.Gen kèk materyèl ki genyen elektwon pi fasil pase lòt, e menm jan an tou, lòt materyèl pèdi elektwon pi fasil.
Ki materyèl ki vin negatif ak ki vin pozitif depann de tandans relatif materyèl ki enplike yo genyen oswa pèdi elektwon.Pou reprezante tandans sa yo, yo te devlope seri triboelektrik yo montre nan Tablo 1.Materyèl ki gen yon tandans chaj pozitif ak lòt moun ki gen yon tandans chaj negatif yo ki nan lis, ak metòd materyèl ki pa montre okenn tandans konpòtman yo ki nan lis nan mitan an nan tablo a.
Nan lòt men an, tab la sèlman bay enfòmasyon sou tandans nan konpòtman an chaje nan materyèl, kidonk GranuCharge te kreye bay valè nimerik egzat pou konpòtman an chaje nan poud.
Plizyè eksperyans yo te pote pou analize dekonpozisyon tèmik.Yo te mete echantiyon yo nan 200 ° C pou youn a de èdtan.Lè sa a, poud lan imedyatman analize ak GranuDrum (non cho).Lè sa a, yo te mete poud lan nan yon veso jiskaske yo rive nan tanperati anbyen ak Lè sa a, analize lè l sèvi avèk GranuDrum, GranuPack ak GranuCharge (sa vle di "frèt").
Echantiyon kri yo te analize lè l sèvi avèk GranuPack, GranuDrum ak GranuCharge nan menm imidite/tanperati chanm (sa vle di 35.0 ± 1.5% RH ak 21.0 ± 1.0 °C tanperati).
Endèks jwenti a kalkile koule nan poud ak korelasyon ak chanjman nan pozisyon nan koòdone a (poud / lè), ki se sèlman twa fòs kontak (van der Waals, fòs kapilè ak elektwostatik).Anvan eksperyans lan, yo te anrejistre imidite relatif lè a (RH, %) ak tanperati (°C).Lè sa a, poud lan te vide nan tanbou a, ak eksperyans la te kòmanse.
Nou konkli ke pwodwi sa yo pa sansib a aglomerasyon lè nou konsidere paramèt thixotropic.Enteresan, estrès tèmik chanje konpòtman an reolojik nan poud echantiyon A ak B soti nan epesman taye lenn nan mens taye.Nan lòt men an, echantiyon C ak SS 316L pa te afekte pa tanperati ak sèlman te montre taye epesman.Chak poud te gen pi bon gayabilite (sa vle di pi ba endèks jwenti) apre chofaj ak refwadisman.
Efè tanperati a tou depann de zòn espesifik patikil yo.Pi wo konduktiviti tèmik materyèl la, se pi gwo efè a sou tanperati (sa vle di ???225°?=250?.?-1.?-1) ak ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Plis patikil la pi piti, se pi gwo efè tanperati a.Poud alyaj aliminyòm yo ekselan pou aplikasyon pou tanperati ki wo akòz gayabilite ogmante yo, e menm espesimèn refwadi reyalize pi bon koule pase poud orijinal yo.
Pou chak eksperyans GranuPack, yo te anrejistre mas poud lan anvan chak eksperyans, epi echantiyon an te frape 500 fwa ak yon frekans enpak 1 Hz ak yon tonbe gratis nan 1 mm nan selil la mezire (enèji enpak ∝).Echantiyon an distribye nan selil la mezire dapre enstriksyon lojisyèl itilizatè endepandan.Lè sa a, mezi yo te repete de fwa pou evalye repwodibilite a ak envestige devyasyon an mwayèn ak estanda.
Apre analiz GranuPack la fini, premye dansite esansyèl (ρ(0)), dansite esansyèl final (nan plizyè tiyo, n = 500, sa vle di ρ(500)), rapò Hausner / Carr endèks (Hr/Cr) ak de paramèt anrejistreman (n1/2 ak τ) ki gen rapò ak sinetik konpaksyon.Yo montre tou dansite optimal ρ(∞) (gade Apendis 1).Tablo ki anba a restriktire done eksperimantal yo.
Figi 6 ak 7 montre koub konpaksyon an jeneral (dansite esansyèl kont kantite enpak) ak rapò paramèt n1/2/Hausner.Yo montre ba erè ki kalkile lè l sèvi avèk mwayèn nan chak koub, epi yo te kalkile devyasyon estanda pa tès repetibilite.
Pwodwi asye pur 316L la te pwodwi ki pi lou (ρ(0) = 4.554 g/mL).An tèm de dansite tapping, SS 316L rete poud ki pi lou (ρ (n) = 5.044 g / mL), ki te swiv pa echantiyon A (ρ (n) = 1.668 g / mL), ki te swiv pa echantiyon B (ρ (n) = 1.668 g / ml)./ml) (n) = 1.645 g/ml).Egzanp C te pi ba a (ρ(n) = 1.581 g/mL).Dapre dansite esansyèl nan poud inisyal la, nou wè ke echantiyon A se pi lejè a, epi pran an kont erè yo (1.380 g / ml), echantiyon B ak C gen apeprè menm valè a.
Kòm poud lan chofe, rapò Hausner li yo diminye, e sa rive sèlman ak echantiyon B, C, ak SS 316L.Pou echantiyon A, li pa t posib pou fè akòz gwosè ba erè yo.Pou n1/2, tandans parametrik souliye a pi konplèks.Pou echantiyon A ak SS 316L, valè n1/2 diminye apre 2 èdtan nan 200 ° C, pandan y ap pou poud B ak C li ogmante apre chajman tèmik.
Yo te itilize yon feeder vibre pou chak eksperyans GranuCharge (gade Figi 8).Sèvi ak tib asye pur 316L.Mezi yo te repete 3 fwa pou evalye reproductibilité.Pwa a nan pwodwi yo itilize pou chak mezi te apeprè 40 ml epi pa gen okenn poud te refè apre mezi.
Anvan eksperyans lan, yo te anrejistre pwa poud lan (mp, g), imidite relatif lè a (RH, %), ak tanperati (°C).Nan kòmansman tès la, yo te mezire dansite chaj poud prensipal la (q0 nan µC/kg) lè w mete poud lan nan yon gode Faraday.Finalman, mas poud lan te fiks epi yo te kalkile dansite chaj final la (qf, µC/kg) ak Δq (Δq = qf - q0) nan fen eksperyans la.
Done GranuCharge anvan tout koreksyon yo montre nan Tablo 2 ak Figi 9 (σ se devyasyon estanda ki kalkile nan rezilta tès repwodiksyon), epi rezilta yo montre kòm yon istogram (sèlman q0 ak Δq yo montre).SS 316L gen premye chaj ki pi ba a;sa a ka akòz lefèt ke pwodui sa a gen PSD ki pi wo a.Lè li rive chaj inisyal nan poud alyaj prensipal aliminyòm, pa gen okenn konklizyon ka trase akòz gwosè a nan erè yo.
Apre kontak ak yon tiyo asye pur 316L, echantiyon A te resevwa pi piti kantite chaj, pandan y ap poud B ak C te montre yon tandans menm jan an, si SS 316L poud te fwote kont SS 316L, yo te jwenn yon dansite chaj fèmen nan 0 (gade seri triboelectric).Pwodwi B toujou chaje plis pase A. Pou echantiyon C, tandans kontinye (pozitif chaj inisyal ak chaj final apre flit), men kantite chaj ogmante apre degradasyon tèmik.
Apre 2 èdtan nan estrès tèmik nan 200 °C, konpòtman an nan poud lan vin trè enteresan.Nan echantiyon A ak B, chaj inisyal la diminye epi chaj final la deplase soti nan negatif nan pozitif.SS 316L poud te gen pi gwo chaj inisyal la ak chanjman dansite chaj li yo te vin pozitif men li te rete ba (sa vle di 0.033 nC / g).
Nou te envestige efè degradasyon tèmik sou konpòtman konbine alyaj aliminyòm (AlSi10Mg) ak 316L poud asye pur, pandan y ap poud orijinal yo te analize apre 2 èdtan nan 200 ° C nan lè.
Itilizasyon poud nan tanperati ki wo ka amelyore koule pwodwi, yon efè ki parèt pi enpòtan pou poud ki gen gwo zòn espesifik ak materyèl ki gen gwo konduktiviti tèmik.GranuDrum te itilize pou evalye koule, GranuPack te itilize pou analiz procesna dinamik, ak GranuCharge te itilize pou analize triboelectricity poud an kontak ak 316L en fe tiyo.
Rezilta sa yo te detèmine lè l sèvi avèk GranuPack, ki te montre yon amelyorasyon nan koyefisyan Hausner pou chak poud (ak eksepsyon echantiyon A, akòz gwosè erè yo) apre pwosesis estrès tèmik la.Yo pa jwenn okenn tandans klè pou paramèt procesna a (n1/2) kòm kèk pwodwi te montre yon ogmantasyon nan vitès procesna pandan ke lòt moun te gen yon efè contraste (egzanp echantiyon B ak C).