Kita nggunakake cookie kanggo nambah pengalaman.Kanthi nelusuri situs iki, sampeyan setuju kanggo nggunakake cookie.Informasi Tambahan.
Manufaktur aditif (AM) melu nggawe obyek 3D, siji lapisan ultra-tipis sekaligus, dadi luwih larang tinimbang pangolahan tradisional.Nanging, mung bagean cilik saka wêdakakêna sing dilas menyang komponen sajrone proses perakitan.Liyane ora sekring, supaya bisa digunakake maneh.Ing kontras, yen obyek digawe kanthi cara klasik, biasane mbutuhake panggilingan lan mesin kanggo mbusak materi.
Properti bubuk nemtokake paramèter mesin lan kudu digatekake dhisik.Biaya AM ora bakal ekonomis amarga bubuk sing ora dilebur wis kontaminasi 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 sepisanan, tugas utama yaiku nggawe struktur padhet sing ngemot paduan murni, mula kita kudu nyegah kontaminasi bubuk, contone, karo oksida utawa nitrida.Ing fenomena pungkasan, paramèter kasebut digandhengake karo fluiditas lan panyebaran.Mulane, owah-owahan ing sifat bubuk bisa nyebabake distribusi produk sing ora seragam.
Data saka publikasi anyar nuduhake yen flowmeters klasik ora bisa nyedhiyakake informasi sing nyukupi babagan distribusi bubuk ing AM adhedhasar amben bubuk.Babagan karakterisasi bahan mentah (utawa bubuk), ana sawetara cara pangukuran sing relevan ing pasar sing bisa nyukupi syarat kasebut.Kahanan stres lan lapangan aliran bubuk kudu padha ing persiyapan pangukuran lan ing proses.Anane beban kompresif ora cocog karo aliran permukaan gratis sing digunakake ing piranti IM ing tester geser lan rheometer klasik.
GranuTools wis ngembangake alur kerja kanggo menehi ciri bubuk AM.Tujuan utama kita yaiku kanggo nglengkapi saben geometri kanthi 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 (saka 100 nganti 200 °C).
Degradasi termal bisa dikontrol kanthi nganalisa kemampuan bubuk kanggo nglumpukake muatan listrik.Serbuk dianalisis kanggo flowability (instrumen GranuDrum), kinetika pengepakan (instrumen GranuPack) lan perilaku elektrostatik (instrumen GranuCharge).Pangukuran kinetika kohesi lan packing cocok kanggo nglacak kualitas bubuk.
Bubuk sing gampang ditrapake bakal nuduhake indeks kohesi sing sithik, dene bubuk kanthi dinamika ngisi cepet bakal ngasilake bagean mekanik kanthi porositas sing luwih murah dibandhingake karo produk sing luwih angel diisi.
Sawise sawetara sasi panyimpenan ing laboratorium kita, telung wêdakakêna paduan aluminium karo distribusi ukuran partikel beda (AlSi10Mg) lan siji 316L stainless steel sampel dipilih, kene diarani conto A, B lan C. Sifat-sifat saka conto bisa beda-beda saka manufaktur liyane.Distribusi ukuran partikel sampel diukur kanthi analisis difraksi laser / ISO 13320.
Amarga ngontrol paramèter mesin, sifat bubuk kudu dianggep dhisik, lan yen bubuk sing ora dilebur dianggep kontaminasi lan ora bisa didaur ulang, mula manufaktur aditif ora ekonomis kaya sing dikarepake.Mulane, telung paramèter bakal diteliti: aliran bubuk, dinamika pengepakan lan elektrostatik.
Spreadability gegandhengan karo uniformity lan "lancar" saka lapisan wêdakakêna sawise operasi recoating.Iki penting banget amarga permukaan sing mulus luwih gampang dicithak lan bisa ditliti nganggo alat GranuDrum kanthi pangukuran indeks adhesi.
Amarga pori-pori minangka titik lemah ing materi, bisa nyebabake retakan.Dinamika isi minangka parameter kunci nomer loro amarga bubuk ngisi cepet nyedhiyakake porositas sing sithik.Prilaku iki diukur nganggo GranuPack kanthi nilai n1/2.
Anane muatan listrik ing bubuk nggawe pasukan 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 rusak aliran, contone, nalika mbentuk lapisan ing AM.Mangkono, pangukuran sing dipikolehi banget sensitif marang kahanan permukaan gandum (oksidasi, kontaminasi lan kasar).Penuaan bubuk sing wis pulih banjur bisa diukur kanthi akurat (± 0,5 nC).
GranuDrum minangka metode pangukuran aliran bubuk sing diprogram adhedhasar prinsip drum puteran.Setengah saka sampel bubuk ana ing silinder horisontal kanthi tembok sisih transparan.Drum muter ngubengi sumbu kanthi kacepetan 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.
Etung posisi rata-rata antarmuka lan osilasi ing sekitar posisi rata-rata iki.Kanggo saben kacepetan rotasi, sudut aliran (utawa "sudut dinamis saka istirahat") αf diitung saka posisi antarmuka rata-rata, lan faktor kohesi dinamis σf sing ana gandhengane karo ikatan intergrain dianalisis saka fluktuasi antarmuka.
Sudut aliran dipengaruhi dening sawetara paramèter: gesekan, wangun lan kohesi antarane partikel (van der Waals, gaya elektrostatik lan kapiler).Wêdakakêna kohesif ngasilake aliran intermiten, dene bubuk sing ora kenthel ngasilake aliran biasa.Nilai sudut aliran αf sing sithik cocog karo aliran sing apik.Indeks adhesi dinamis sing cedhak karo nol cocog karo wêdakakêna non-cohesive, saéngga minangka adhesi bubuk mundhak, indeks adhesi mundhak.
GranuDrum ngidini sampeyan ngukur sudut pertama longsoran lan aerasi bubuk sajrone aliran, uga ngukur indeks adhesi σf lan sudut aliran αf gumantung saka kacepetan rotasi.
Kapadhetan akeh GranuPack, kerapatan nutul lan pangukuran rasio Hausner (uga dikenal minangka "tes nutul") cocog kanggo karakterisasi bubuk amarga gampang lan kacepetan pangukuran.Kapadhetan bubuk lan kemampuan kanggo nambah Kapadhetan minangka paramèter penting sajrone panyimpenan, transportasi, aglomerasi, lan liya-liyane.
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 nganggep dinamika pemadatan antarane pangukuran awal lan pungkasan.
Prilaku bubuk sing disedhiyakake menyang stopkontak terus dianalisis nggunakake peralatan otomatis.Ukur kanthi akurat koefisien Hausner Hr, kapadhetan awal ρ(0) lan kapadhetan pungkasan ρ(n) sawise n klik.
Jumlah tunyuk biasane tetep ing n = 500.GranuPack minangka pangukuran Kapadhetan nutul otomatis lan maju adhedhasar riset dinamis anyar.
Indeks liyane bisa digunakake, nanging ora kasedhiya ing kene.Wêdakakêna diselehake menyang tabung logam liwat proses initialization otomatis ketat.Ekstrapolasi parameter dinamis n1/2 lan kapadhetan maksimum ρ(∞) wis dibusak saka kurva pemadatan.
Silinder kothong sing entheng lenggah 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 biasane tetep ing ΔZ = 1 mm utawa ΔZ = 3 mm, sing diukur kanthi otomatis sawise saben tutul.Hitung volume V tumpukan saka dhuwur.
Kapadhetan yaiku rasio massa m karo volume lapisan bubuk V. Massa bubuk m dikenal, kapadhetan ρ ditrapake sawise saben impact.
Koefisien Hausner Hr ana hubungane karo faktor pemadatan lan dianalisis kanthi persamaan Hr = ρ(500) / ρ(0), ing ngendi ρ(0) minangka kerapatan massal awal lan ρ(500) minangka aliran sing diitung sawise 500 siklus.Kapadhetan tunyuk.Nalika nggunakake metode GranuPack, asil bisa direproduksi kanthi nggunakake bubuk cilik (biasane 35 ml).
Sifat-sifat bubuk lan sifat-sifat materi saka piranti kasebut minangka paramèter utama.Sajrone aliran, biaya elektrostatik kui nang wêdakakêna amarga efek triboelectric, kang ijol-ijolan biaya nalika loro ngalangi teka menyang kontak.
Nalika wêdakakêna mili nang piranti, efek triboelectric occurs ing kontak antarane partikel lan ing kontak antarane partikel lan piranti.
Nalika kontak karo materi sing dipilih, GranuCharge kanthi otomatis ngukur jumlah muatan elektrostatik sing diasilake ing bubuk sajrone aliran.Sampel wêdakakêna mili ing jero tabung V sing kedher lan tiba ing cangkir Faraday sing disambungake menyang elektrometer sing ngukur muatan sing dipikolehi nalika wêdakakêna obah ing tabung V.Kanggo asil reproducible, nggunakake piranti puteran utawa kedher kanggo feed V-tabung kerep.
Efek triboelectric nyebabake siji obyek entuk elektron ing permukaane lan kanthi mangkono dadi muatan negatif, dene obyek liyane kelangan elektron lan kanthi mangkono dadi muatan positif.Sawetara bahan entuk elektron luwih gampang tinimbang liyane, lan uga, bahan liyane ilang elektron luwih gampang.
Materi sing dadi negatif lan sing dadi positif gumantung saka propensity relatif saka bahan sing entuk utawa ilang elektron.Kanggo makili tren kasebut, seri triboelektrik sing ditampilake ing Tabel 1 dikembangake.Materi kanthi gaya muatan positif lan liya-liyane kanthi gaya muatan negatif dicantumake, lan metode materi sing ora nuduhake gaya prilaku didhaptar ing tengah meja.
Ing sisih liya, tabel kasebut mung menehi informasi babagan tren ing prilaku ngisi bahan, mula GranuCharge digawe kanggo menehi nilai numerik sing akurat kanggo prilaku ngisi bubuk.
Sawetara eksperimen ditindakake kanggo nganalisa dekomposisi termal.Sampel diselehake ing 200 ° C suwene siji nganti rong jam.Wêdakakêna banjur langsung dianalisis nganggo GranuDrum (jeneng panas).Bubuk kasebut banjur dilebokake ing wadhah nganti tekan suhu sekitar lan banjur dianalisis nggunakake GranuDrum, GranuPack lan GranuCharge (yaiku "kadhemen").
Sampel mentah dianalisis nggunakake GranuPack, GranuDrum lan GranuCharge ing asor / suhu kamar sing padha (yaiku 35.0 ± 1.5% RH lan 21.0 ± 1.0 °C suhu).
Indeks kohesi ngetung flowability saka bubuk lan hubungan karo owah-owahan ing posisi antarmuka (wêdakakêna / udhara), kang mung telung pasukan kontak (van der Waals, kapiler lan pasukan elektrostatik).Sadurunge eksperimen, asor udara relatif (RH, %) lan suhu (°C) dicathet.Banjur bubuk diwutahake menyang drum, lan eksperimen diwiwiti.
Kita nyimpulake manawa produk kasebut ora rentan kanggo aglomerasi nalika nimbang parameter thixotropic.Sing nggumunake, stres termal ngganti prilaku rheologis 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 wêdakakêna nduweni daya panyebaran sing luwih apik (yaiku indeks kohesi ngisor) sawise dadi panas lan adhem.
Efek suhu uga gumantung ing area tartamtu saka partikel.Sing luwih dhuwur konduktivitas termal saka materi, sing luwih efek ing suhu (ie ???225°?=250?.?-1.?-1) lan ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Sing luwih cilik partikel, luwih gedhe pengaruh suhu.Wêdakakêna paduan aluminium apik banget kanggo aplikasi suhu dhuwur amarga panyebaran sing tambah, lan malah spesimen sing wis adhem entuk flowability sing luwih apik tinimbang bubuk asli.
Kanggo saben eksperimen GranuPack, massa bubuk kasebut dicathet sadurunge saben eksperimen, lan sampel kasebut kena 500 kali kanthi frekuensi impact 1 Hz kanthi tiba gratis 1 mm ing sel ukur (energi dampak ∝).Sampel disedhiyakake menyang sel pangukuran miturut pandhuan piranti lunak sing ora gumantung karo pangguna.Banjur pangukuran diulang kaping pindho kanggo netepake reproduktifitas lan nyelidiki rata-rata lan standar deviasi.
Sawise analisis GranuPack rampung, kerapatan massal awal (ρ(0)), kerapatan massal pungkasan (ing pirang-pirang ketukan, n = 500, yaiku ρ(500)), rasio Hausner/indeks Carr (Hr/Cr) lan rong parameter registrasi (n1/2 lan τ) sing ana hubungane karo kinetika pemadatan.Kapadhetan optimal ρ(∞) uga ditampilake (pirsani Lampiran 1).Tabel ing ngisor iki nyusun ulang data eksperimen.
Tokoh 6 lan 7 nuduhake kurva pemadatan sakabèhé (kapadhetan massal versus nomer impact) lan rasio parameter n1/2/Hausner.Bar kesalahan sing diwilang nggunakake rata-rata ditampilake ing saben kurva, lan panyimpangan standar diwilang kanthi tes pengulangan.
Produk baja tahan karat 316L minangka produk paling abot (ρ(0) = 4,554 g/mL).Ing babagan kepadatan tapping, SS 316L tetep dadi bubuk paling abot (ρ(n) = 5,044 g/mL), disusul Sampel A (ρ(n) = 1,668 g/mL), disusul Sampel B (ρ(n) = 1,668 g/ml)./ml) (n) = 1,645 g/ml).Sampel C paling murah (ρ(n) = 1,581 g/mL).Miturut Kapadhetan akeh wêdakakêna dhisikan, kita weruh sing sampel A paling entheng, lan njupuk menyang akun kasalahan (1,380 g / ml), contone B lan C duwe nilai kira-kira padha.
Minangka wêdakakêna digawe panas, rasio Hausner sawijining suda, lan iki mung dumadi ing conto B, C, lan SS 316L.Kanggo sampel A, ora bisa ditindakake amarga ukuran bar kesalahan.Kanggo n1/2, garis garis parametrik luwih rumit.Kanggo sampel A lan SS 316L, nilai n1/2 mudhun sawise 2 jam ing 200 ° C, nalika kanggo bubuk B lan C mundhak sawise loading termal.
Pakan geter digunakake kanggo saben eksperimen GranuCharge (pirsani Gambar 8).Gunakake pipa stainless steel 316L.Pangukuran diulang kaping 3 kanggo netepake reproduktifitas.Bobot produk sing digunakake kanggo saben pangukuran kira-kira 40 ml lan ora ana wêdakakêna sing ditemokake sawise pangukuran.
Sadurunge eksperimen, bobot bubuk (mp, g), kelembapan udara relatif (RH, %), lan suhu (°C) dicathet.Ing wiwitan tes, kapadhetan muatan bubuk primer (q0 ing µC/kg) diukur kanthi nyelehake bubuk ing cangkir Faraday.Pungkasan, massa wêdakakêna tetep lan kapadhetan muatan pungkasan (qf, µC / kg) lan Δq (Δq = qf - q0) ing pungkasan eksperimen diitung.
Data GranuCharge mentah ditampilake ing Tabel 2 lan Gambar 9 (σ minangka standar deviasi sing diitung saka asil tes reproducibility), lan asil ditampilake minangka histogram (mung q0 lan Δq sing ditampilake).SS 316L nduweni daya wiwitan paling murah;iki bisa uga amarga kasunyatan sing produk iki duwe PSD paling dhuwur.Nalika nerangake loading dhisikan saka wêdakakêna alloy aluminium utami, ora Serat bisa digambar amarga ukuran kasalahan.
Sawise kontak karo pipa baja tahan karat 316L, sampel A nampa biaya paling sethithik, dene bubuk B lan C nuduhake tren sing padha, yen bubuk SS 316L digosok SS 316L, kapadhetan muatan cedhak karo 0 ditemokake (pirsani seri triboelektrik).Produk B isih luwih akeh tinimbang A. Kanggo sampel C, tren terus (muatan awal positif lan biaya pungkasan sawise bocor), nanging jumlah biaya mundhak sawise degradasi termal.
Sawise 2 jam stres termal ing 200 ° C, prilaku bubuk dadi menarik banget.Ing conto A lan B, muatan awal suda lan muatan pungkasan pindah saka negatif menyang positif.Wêdakakêna SS 316L duwé pangisian daya wiwitan paling dhuwur lan owah-owahan kapadhetan muatané dadi positif nanging tetep sithik (yaiku 0,033 nC/g).
We nyelidiki efek saka degradasi termal ing prilaku gabungan saka aluminium alloy (AlSi10Mg) lan 316L bubuk stainless steel, nalika wêdakakêna asli dianalisis sawise 2 jam ing 200 ° C ing udhara.
Panggunaan wêdakakêna ing suhu sing luwih dhuwur bisa nambah 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 nganalisa triboelectricity bubuk ing kontak karo pipa stainless steel 316L.
Asil kasebut ditemtokake nggunakake GranuPack, sing nuduhake peningkatan koefisien Hausner kanggo saben bubuk (kajaba sampel A, amarga ukuran kesalahane) sawise proses stres termal.Ora ana tren sing jelas ditemokake kanggo parameter pengepakan (n1/2) amarga sawetara produk nuduhake peningkatan kecepatan pengepakan, dene liyane duwe efek kontras (contone, Sampel B lan C).