Kita nggunakake cookie kanggo ningkatake pengalaman sampeyan. Kanthi terus browsing situs iki, sampeyan setuju karo panggunaan cookie kita. Informasi Tambahan.
Manufaktur aditif (AM) nglibatake nggawe obyek 3D, siji lapisan ultra tipis saben wektu, saengga luwih larang tinimbang proses tradisional. Nanging, mung sebagian cilik saka bubuk sing dilas menyang komponen sajrone proses perakitan. Liyane ora nyawiji, mula bisa digunakake maneh. Kosok baline, yen obyek digawe kanthi cara klasik, biasane mbutuhake panggilingan lan mesin kanggo mbusak materi.
Sifat-sifat bubuk nemtokake parameter mesin lan kudu digatekake dhisik. Biaya AM ora bakal ekonomis amarga bubuk sing durung dilelehke wis tercemar lan ora bisa didaur ulang. Degradasi bubuk nyebabake rong fenomena: modifikasi kimia produk lan owah-owahan sifat mekanik kayata morfologi lan distribusi ukuran partikel.
Ing kasus sing pertama, tugas utama yaiku nggawe struktur padat sing ngemot paduan murni, mula kita kudu ngindhari kontaminasi bubuk, contone, karo oksida utawa nitrida. Ing fenomena sing terakhir, parameter kasebut ana gandhengane karo fluiditas lan kemampuan nyebar. Mulane, owah-owahan ing sifat bubuk bisa nyebabake distribusi produk sing ora seragam.
Data saka publikasi anyar nuduhake yen flowmeter klasik ora bisa menehi informasi sing cukup babagan distribusi bubuk ing AM adhedhasar amben bubuk. Babagan karakterisasi bahan mentah (utawa bubuk), ana sawetara metode pangukuran sing relevan ing pasar sing bisa nyukupi syarat iki. Kahanan stres lan medan aliran bubuk kudu padha ing persiyapan pangukuran lan ing proses kasebut. Anane beban tekan ora kompatibel karo aliran permukaan bebas sing digunakake ing piranti IM ing penguji geser lan rheometer klasik.
GranuTools wis ngembangake alur kerja kanggo menehi ciri bubuk AM. Tujuan utama kita yaiku kanggo nyedhiyakake saben geometri nganggo alat simulasi proses sing akurat, lan alur kerja iki digunakake kanggo mangerteni lan nglacak evolusi kualitas bubuk ing macem-macem proses pencetakan. Sawetara paduan aluminium standar (AlSi10Mg) dipilih kanggo durasi sing beda-beda ing beban termal sing beda-beda (saka 100 nganti 200 °C).
Degradasi termal bisa dikontrol kanthi nganalisis kemampuan bubuk kanggo nglumpukake muatan listrik. Bubuk kasebut dianalisis kanggo aliran (instrumen GranuDrum), kinetika pengepakan (instrumen GranuPack) lan perilaku elektrostatik (instrumen GranuCharge). Pangukuran kohesi lan kinetika pengepakan cocok kanggo nglacak kualitas bubuk.
Bubuk sing gampang diaplikasikake bakal nuduhake indeks kohesi sing endhek, dene bubuk kanthi dinamika pengisian sing cepet bakal ngasilake bagean mekanik kanthi porositas sing luwih endhek dibandhingake karo produk sing luwih angel diisi.
Sawisé pirang-pirang sasi disimpen ing laboratorium, telung bubuk paduan aluminium kanthi distribusi ukuran partikel sing béda (AlSi10Mg) lan siji sampel baja tahan karat 316L dipilih, ing kéné diarani sampel A, B lan C. Sifat-sifat sampel bisa uga béda karo pabrikan liyané. Distribusi ukuran partikel sampel diukur nganggo analisis difraksi laser/ISO 13320.
Amarga dheweke ngontrol parameter mesin, sifat-sifat bubuk kudu ditimbang dhisik, lan yen bubuk sing durung dilelehke dianggep tercemar lan ora bisa didaur ulang, mula manufaktur aditif ora ekonomis kaya sing dikarepake. Mulane, telung parameter bakal diselidiki: aliran bubuk, dinamika pengepakan, lan elektrostatika.
Daya sebar ana gandheng cenenge karo keseragaman lan "kehalusan" lapisan bubuk sawise operasi pelapisan ulang. Iki penting banget amarga permukaan sing alus luwih gampang dicetak lan bisa ditliti nganggo alat GranuDrum kanthi pangukuran indeks adhesi.
Amarga pori-pori minangka titik lemah ing sawijining bahan, mula bisa nyebabake retakan. Dinamika pengisian minangka parameter kunci kapindho amarga bubuk pengisian sing cepet nyedhiyakake porositas sing sithik. Prilaku iki diukur nganggo GranuPack kanthi nilai n1/2.
Anane muatan listrik ing bubuk nggawe gaya kohesif sing nyebabake pembentukan aglomerat. GranuCharge ngukur kemampuan bubuk kanggo ngasilake muatan elektrostatik nalika kontak karo bahan sing dipilih sajrone aliran.
Sajrone pangolahan, GranuCharge bisa prédhiksi penurunan aliran, contoné, nalika mbentuk lapisan ing AM. Dadi, pangukuran sing dipikolehi sensitif banget marang kahanan permukaan butiran (oksidasi, kontaminasi, lan kekasaran). Penuaan bubuk sing dipulihake banjur bisa diukur kanthi akurat (± 0,5 nC).
GranuDrum iku metode pangukuran aliran bubuk sing diprogram adhedhasar prinsip drum sing muter. Separuh saka sampel bubuk dilebokake ing silinder horisontal kanthi dinding sisih transparan. Drum muter ngubengi sumbune kanthi kecepatan sudut 2 nganti 60 rpm, lan kamera CCD njupuk gambar (saka 30 nganti 100 gambar kanthi interval 1 detik). Antarmuka udara/bubuk diidentifikasi ing saben gambar nggunakake algoritma deteksi pinggiran.
Hitung posisi rata-rata antarmuka lan osilasi ing sekitar posisi rata-rata iki. Kanggo saben kecepatan rotasi, sudut aliran (utawa "sudut istirahat dinamis") αf diitung saka posisi antarmuka rata-rata, lan faktor kohesi dinamis σf sing ana gandhengane karo ikatan antar butiran dianalisis saka fluktuasi antarmuka.
Sudut aliran dipengaruhi dening sawetara parameter: gesekan, bentuk lan kohesi antarane partikel (van der Waals, gaya elektrostatik lan kapiler). Bubuk kohesif nyebabake aliran sing ora teratur, dene bubuk non-kental nyebabake aliran sing teratur. Nilai sudut aliran αf sing kurang cocog karo aliran sing apik. Indeks adhesi dinamis sing cedhak karo nol cocog karo bubuk non-kohesif, mula nalika adhesi bubuk mundhak, indeks adhesi uga mundhak.
GranuDrum ngidini sampeyan ngukur sudut pertama longsoran lan aerasi bubuk sajrone aliran, uga ngukur indeks adhesi σf lan sudut aliran αf gumantung saka kecepatan rotasi.
Pangukuran kapadhetan massal, kapadhetan tapping, lan rasio Hausner GranuPack (uga dikenal minangka "tes tapping") cocog kanggo karakterisasi bubuk amarga gampang lan cepet pangukurane. Kapadhetan bubuk lan kemampuan kanggo nambah kapadhetan minangka parameter penting sajrone panyimpenan, transportasi, aglomerasi, lan liya-liyane. Prosedur sing disaranake wis dijlentrehake ing Farmakope.
Tes prasaja iki nduweni telung kekurangan utama. Pangukuran gumantung saka operator, lan cara ngisi mengaruhi volume awal bubuk. Ngukur volume total bisa nyebabake kesalahan serius ing asil. Amarga kesederhanaan eksperimen, kita ora nggatekake dinamika pemadatan antarane pangukuran awal lan pungkasan.
Prilaku bubuk sing dilebokaké ing saluran metu terus dianalisis nggunakaké peralatan otomatis. Ukur koefisien Hausner Hr, kapadhetan awal ρ(0) lan kapadhetan pungkasan ρ(n) kanthi akurat sawisé n klik.
Cacahing kran biasane tetep ing n=500. GranuPack minangka pangukuran kapadhetan penyadapan otomatis lan canggih adhedhasar riset dinamis anyar.
Indeks liyane bisa digunakake, nanging ora diwenehake ing kene. Bubuk kasebut dilebokake ing tabung logam liwat proses inisialisasi otomatis sing ketat. Ekstrapolasi parameter dinamis n1/2 lan kapadhetan maksimum ρ(∞) wis dicopot saka kurva pemadatan.
Silinder kopong entheng dipasang ing ndhuwur amben bubuk kanggo njaga tingkat antarmuka bubuk/udara sajrone pemadatan. Tabung sing ngemot sampel bubuk munggah menyang dhuwur tetep ΔZ lan tiba kanthi bebas ing dhuwur sing biasane tetep ing ΔZ = 1 mm utawa ΔZ = 3 mm, sing diukur kanthi otomatis sawise saben tutul. Hitung volume V tumpukan saka dhuwure.
Kapadhetan yaiku rasio massa m karo volume lapisan bubuk V. Massa bubuk m wis dingerteni, kapadhetan ρ ditrapake sawise saben tabrakan.
Koefisien Hausner Hr ana gandheng cenenge karo faktor pemadatan lan dianalisis nganggo persamaan Hr = ρ(500) / ρ(0), ing ngendi ρ(0) minangka kapadhetan massal awal lan ρ(500) minangka aliran sing diitung sawise 500 siklus. Kapadhetan tap. Nalika nggunakake metode GranuPack, asil bisa direproduksi nggunakake bubuk sithik (biasane 35 ml).
Sifat-sifat bubuk lan sifat-sifat bahan sing digunakake kanggo nggawe piranti kasebut minangka parameter kunci. Sajrone aliran, muatan elektrostatik diasilake ing njero bubuk amarga efek triboelektrik, yaiku ijol-ijolan muatan nalika rong padatan kontak.
Nalika bubuk mili ing njero piranti, efek triboelektrik kedadeyan ing kontak antarane partikel lan ing kontak antarane partikel lan piranti.
Sawise kontak karo bahan sing dipilih, GranuCharge kanthi otomatis ngukur jumlah muatan elektrostatik sing diasilake ing njero bubuk sajrone aliran. Sampel bubuk mili ing njero tabung-V sing geter lan tiba ing cangkir Faraday sing disambungake menyang elektrometer sing ngukur muatan sing dipikolehi nalika bubuk obah ing njero tabung-V. Kanggo asil sing bisa direproduksi, gunakake piranti sing muter utawa geter kanggo menehi umpan tabung-V kanthi kerep.
Efek triboelektrik nyebabake siji obyek entuk elektron ing permukaane lan kanthi mangkono dadi bermuatan negatif, dene obyek liyane kelangan elektron lan kanthi mangkono dadi bermuatan positif. Sawetara bahan entuk elektron luwih gampang tinimbang liyane, lan semono uga, bahan liyane kelangan elektron luwih gampang.
Materi endi sing dadi negatif lan endi sing dadi positif gumantung saka kecenderungan relatif materi sing digunakake kanggo entuk utawa kelangan elektron. Kanggo makili tren kasebut, seri triboelektrik sing dituduhake ing Tabel 1 dikembangake. Materi kanthi tren muatan positif lan liyane kanthi tren muatan negatif didhaptar, lan metode materi sing ora nuduhake tren perilaku didhaptar ing tengah tabel.
Ing sisih liya, tabel kasebut mung nyedhiyakake informasi babagan tren ing prilaku pangisian daya bahan, mula GranuCharge digawe kanggo nyedhiyakake nilai numerik sing akurat kanggo prilaku pangisian daya bubuk.
Pirang-pirang eksperimen ditindakake kanggo nganalisis dekomposisi termal. Sampel dilebokake ing suhu 200°C sajrone siji nganti rong jam. Bubuk kasebut banjur langsung dianalisis nganggo GranuDrum (jeneng panas). Bubuk kasebut banjur dilebokake ing wadhah nganti tekan suhu sekitar lan banjur dianalisis nganggo GranuDrum, GranuPack lan GranuCharge (yaiku "adhem").
Sampel mentah dianalisis nggunakake GranuPack, GranuDrum lan GranuCharge ing kelembapan/suhu ruangan sing padha (yaiku 35,0 ± 1,5% RH lan suhu 21,0 ± 1,0 °C).
Indeks kohesi ngetung kemampuan aliran bubuk lan ana hubungane karo owah-owahan posisi antarmuka (bubuk/udara), sing mung telung gaya kontak (gaya van der Waals, gaya kapiler lan elektrostatik). Sadurunge eksperimen, kelembapan udara relatif (RH, %) lan suhu (°C) dicathet. Banjur bubuk diwutahake menyang drum, lan eksperimen diwiwiti.
Kita nyimpulake yen produk-produk iki ora rentan marang aglomerasi nalika nimbang parameter tiksotropik. Menariknya, stres termal ngganti perilaku reologi bubuk sampel A lan B saka penebalan geser dadi penipisan geser. Ing sisih liya, Sampel C lan SS 316L ora kena pengaruh suhu lan mung nuduhake penebalan geser. Saben bubuk duwe kemampuan nyebar sing luwih apik (yaiku indeks kohesi sing luwih murah) sawise dipanasake lan didinginkan.
Efek suhu uga gumantung saka area spesifik partikel. Semakin dhuwur konduktivitas termal materi kasebut, semakin gedhe efek ing suhu (yaiku ???225°?=250?.?-1.?-1) lan ???316?. 225°?=19?.?-1.?-1) Semakin cilik partikel, semakin gedhe efek suhu. Bubuk paduan aluminium apik banget kanggo aplikasi suhu dhuwur amarga kemampuan nyebar sing tambah, lan sanajan spesimen sing didinginkan bisa entuk kemampuan aliran sing luwih apik tinimbang bubuk asli.
Kanggo saben eksperimen GranuPack, massa bubuk dicathet sadurunge saben eksperimen, lan sampel dipukul kaping 500 kanthi frekuensi impak 1 Hz kanthi tiba bebas 1 mm ing sel pangukur (energi impak ∝). Sampel kasebut dilebokake ing sel pangukur miturut pandhuan piranti lunak sing ora gumantung karo pangguna. Banjur pangukuran diulang kaping pindho kanggo netepake reproduktibilitas lan nyelidiki rata-rata lan standar deviasi.
Sawisé analisis GranuPack rampung, kapadhetan curah awal (ρ(0)), kapadhetan curah pungkasan (ing pirang-pirang tap, n = 500, yaiku ρ(500)), rasio Hausner/indeks Carr (Hr/Cr) lan rong parameter registrasi (n1/2 lan τ) sing ana gandhèngané karo kinetika pemadatan. Kapadhetan optimal ρ(∞) uga dituduhake (waca Lampiran 1). Tabel ing ngisor iki nyusun ulang data eksperimen.
Gambar 6 lan 7 nuduhake kurva pemadatan sakabèhé (kapadhetan curah lawan jumlah dampak) lan rasio parameter n1/2/Hausner. Batang kesalahan sing diitung nggunakake rata-rata dituduhake ing saben kurva, lan deviasi standar diitung kanthi uji pengulangan.
Produk baja tahan karat 316L minangka produk paling abot (ρ(0) = 4,554 g/mL). Saka segi kapadhetan sadapan, SS 316L tetep dadi bubuk paling abot (ρ(n) = 5,044 g/mL), banjur Sampel A (ρ(n) = 1,668 g/mL), banjur Sampel B (ρ(n) = 1,668 g/ml). /ml) (n) = 1,645 g/ml). Sampel C minangka sing paling endhek (ρ(n) = 1,581 g/mL). Miturut kapadhetan bulk bubuk awal, kita weruh yen sampel A minangka sing paling entheng, lan kanthi nganggep kesalahan (1,380 g/ml), sampel B lan C duwe nilai sing meh padha.
Nalika bubuk dipanasake, rasio Hausner mudhun, lan iki mung kedadeyan karo sampel B, C, lan SS 316L. Kanggo sampel A, ora bisa ditindakake amarga ukuran garis kesalahan. Kanggo n1/2, tren parametrik sing digarisbawahi luwih kompleks. Kanggo sampel A lan SS 316L, nilai n1/2 mudhun sawise 2 jam ing suhu 200°C, dene kanggo bubuk B lan C mundhak sawise pemuatan termal.
Pengumpan geter digunakake kanggo saben eksperimen GranuCharge (deleng Gambar 8). Gunakake tabung baja tahan karat 316L. Pangukuran diulang kaping 3 kanggo neliti reproduktibilitas. Bobot produk sing digunakake kanggo saben pangukuran kira-kira 40 ml lan ora ana bubuk sing ditemokake sawise pangukuran.
Sadurunge eksperimen, bobot bubuk (mp, g), kelembapan udara relatif (RH, %), lan suhu (°C) dicathet. Ing wiwitan tes, kapadhetan muatan bubuk utama (q0 ing µC/kg) diukur kanthi nyelehake bubuk ing cangkir Faraday. Pungkasan, massa bubuk ditetepke lan kapadhetan muatan pungkasan (qf, µC/kg) lan Δq (Δq = qf – q0) ing pungkasan eksperimen diitung.
Data mentah GranuCharge dituduhake ing Tabel 2 lan Gambar 9 (σ minangka standar deviasi sing diitung saka asil uji reprodusibilitas), lan asil kasebut dituduhake minangka histogram (mung q0 lan Δq sing dituduhake). SS 316L nduweni muatan awal paling endhek; iki bisa uga amarga produk iki nduweni PSD paling dhuwur. Nalika nerangake pemuatan awal bubuk paduan aluminium primer, ora ana kesimpulan sing bisa ditarik amarga gedhene kesalahan.
Sawisé kontak karo pipa baja tahan karat 316L, sampel A nampa jumlah muatan paling sithik, déné bubuk B lan C nuduhaké tren sing padha, yèn bubuk SS 316L digosok ing SS 316L, kapadhetan muatan sing cedhak karo 0 ditemokaké (waca seri triboelektrik). Produk B isih luwih akèh muatané tinimbang A. Kanggo sampel C, tren iki terus (muatan awal positif lan muatan pungkasan sawisé bocor), nanging jumlah muatan mundhak sawisé degradasi termal.
Sawisé 2 jam tekanan termal ing suhu 200 °C, prilaku bubuk dadi menarik banget. Ing sampel A lan B, muatan awal mudhun lan muatan pungkasan pindhah saka negatif dadi positif. Bubuk SS 316L duwé muatan awal paling dhuwur lan owah-owahan kapadhetan muatan dadi positif nanging tetep kurang (yaiku 0,033 nC/g).
Kita nyelidiki efek degradasi termal marang perilaku gabungan bubuk aluminium (AlSi10Mg) lan baja tahan karat 316L, dene bubuk asli dianalisis sawise 2 jam ing suhu 200°C ing udara.
Panggunaan bubuk ing suhu sing dhuwur bisa ningkatake aliran produk, efek sing katon luwih penting kanggo bubuk kanthi area spesifik sing dhuwur lan bahan kanthi konduktivitas termal sing dhuwur. GranuDrum digunakake kanggo ngevaluasi aliran, GranuPack digunakake kanggo analisis pengepakan dinamis, lan GranuCharge digunakake kanggo nganalisis triboelektrik bubuk sing kontak karo pipa baja tahan karat 316L.
Asil iki ditemtokake nggunakake GranuPack, sing nuduhake peningkatan koefisien Hausner kanggo saben bubuk (kajaba sampel A, amarga ukuran kesalahan) sawise proses stres termal. Ora ana tren sing jelas sing ditemokake kanggo parameter pengepakan (n1/2) amarga sawetara produk nuduhake peningkatan kecepatan pengepakan dene liyane duwe efek sing kontras (kayata Sampel B lan C).