Біз сіздің тәжірибеңізді жақсарту үшін cookie файлдарын пайдаланамыз.Осы сайтты қарауды жалғастыра отырып, сіз cookie файлдарын пайдалануымызға келісесіз.Қосымша Ақпарат.
Қосымша өндіріс (AM) бір уақытта бір ультра жұқа қабат болатын 3D нысандарын жасауды қамтиды, бұл оны дәстүрлі өңдеуден қымбатырақ етеді.Дегенмен, құрастыру процесінде құрамдас бөлікке ұнтақтың аз ғана бөлігі дәнекерленген.Қалғандары балқытпайды, сондықтан оларды қайта пайдалануға болады.Керісінше, егер объект классикалық жолмен жасалса, әдетте материалды алып тастау үшін фрезерлеуді және өңдеуді қажет етеді.
Ұнтақтың қасиеттері машинаның параметрлерін анықтайды және бірінші кезекте ескерілуі керек.Балқымаған ұнтақ ластанған және қайта өңделмейтін болса, АМ құны үнемді болмайды.Ұнтақтың ыдырауы екі құбылысқа әкеледі: өнімнің химиялық модификациясы және морфологиясы мен бөлшектердің мөлшерінің таралуы сияқты механикалық қасиеттердің өзгеруі.
Бірінші жағдайда негізгі міндет таза қорытпалардан тұратын қатты құрылымдарды жасау болып табылады, сондықтан ұнтақтың, мысалы, оксидтермен немесе нитридтермен ластануын болдырмау керек.Соңғы құбылыста бұл параметрлер өтімділік пен таралу мүмкіндігімен байланысты.Сондықтан ұнтақтың қасиеттерінің кез келген өзгеруі өнімнің біркелкі бөлінбеуіне әкелуі мүмкін.
Соңғы жарияланымдардағы деректер классикалық шығын өлшегіштердің ұнтақ қабатына негізделген AM ұнтағының таралуы туралы барабар ақпарат бере алмайтынын көрсетеді.Шикізаттың (немесе ұнтақтың) сипаттамасына келетін болсақ, нарықта осы талапты қанағаттандыра алатын бірнеше сәйкес өлшеу әдістері бар.Кернеу күйі мен ұнтақ ағынының өрісі өлшеу қондырғысында және процесте бірдей болуы керек.Қысу жүктемелерінің болуы ығысу сынауыштарында және классикалық реометрлерде IM құрылғыларында қолданылатын бос беттік ағынмен үйлеспейді.
GranuTools AM ұнтағын сипаттайтын жұмыс процесін әзірледі.Біздің басты мақсатымыз - әрбір геометрияны дәл процесті модельдеу құралымен жабдықтау және бұл жұмыс процесі әртүрлі басып шығару процестеріндегі ұнтақ сапасының эволюциясын түсіну және қадағалау үшін пайдаланылады.Бірнеше стандартты алюминий қорытпалары (AlSi10Mg) әртүрлі термиялық жүктемелерде (100-ден 200 °C-қа дейін) әртүрлі ұзақтықтар үшін таңдалды.
Ұнтақтың электр зарядын жинақтау қабілетін талдау арқылы термиялық деградацияны бақылауға болады.Ұнтақтар ағындылыққа (GranuDrum құралы), орау кинетикасына (GranuPack құралы) және электростатикалық әрекетке (GranuCharge құралы) талдау жасалды.Когезия және орау кинетикасының өлшемдері ұнтақ сапасын бақылау үшін қолайлы.
Қолдануға оңай ұнтақтар төмен біріктіру көрсеткіштерін көрсетеді, ал тез толтыру динамикасы бар ұнтақтар толтыру қиынырақ өнімдермен салыстырғанда кеуектілігі төмен механикалық бөлшектерді шығарады.
Зертханамызда бірнеше ай сақтағаннан кейін бөлшектердің өлшемдері әртүрлі (AlSi10Mg) үш алюминий қорытпасы ұнтағы және бір 316L тот баспайтын болаттан жасалған үлгі таңдалды, бұл жерде A, B және C үлгілері деп аталады. Үлгілердің қасиеттері басқа өндірушілерден өзгеше болуы мүмкін.Үлгі бөлшектерінің көлемінің таралуы лазерлік дифракциялық талдау/ISO 13320 арқылы өлшенді.
Олар машинаның параметрлерін бақылайтындықтан, алдымен ұнтақтың қасиеттерін ескеру керек, ал егер балқымаған ұнтақтар ластанған және қайта өңдеуге жарамсыз деп есептелсе, онда қоспаларды өндіру күткендей үнемді емес.Сондықтан үш параметр зерттеледі: ұнтақ ағыны, орау динамикасы және электростатика.
Жайылу мүмкіндігі қайта жабу операциясынан кейінгі ұнтақ қабатының біркелкілігімен және «тегістігімен» байланысты.Бұл өте маңызды, өйткені тегіс беттерді басып шығару оңай және оларды адгезия индексін өлшейтін GranuDrum құралымен тексеруге болады.
Кеуектер материалдағы әлсіз нүктелер болғандықтан, олар жарықтарға әкелуі мүмкін.Толтыру динамикасы екінші негізгі параметр болып табылады, өйткені жылдам толтырылатын ұнтақтар төмен кеуектілікті қамтамасыз етеді.Бұл әрекет GranuPack көмегімен n1/2 мәнімен өлшенеді.
Ұнтақтағы электр зарядтарының болуы агломераттардың пайда болуына әкелетін когезиялық күштерді тудырады.GranuCharge ағын кезінде таңдалған материалдармен байланыста болған кезде ұнтақтардың электростатикалық заряд жасау қабілетін өлшейді.
Өңдеу кезінде GranuCharge ағынның нашарлауын болжай алады, мысалы, AM қабатын қалыптастыру кезінде.Осылайша, алынған өлшемдер дән бетінің күйіне (тотығу, ластану және кедір-бұдыр) өте сезімтал.Содан кейін қалпына келтірілген ұнтақтың қартаюын дәл анықтауға болады (±0,5 нС).
GranuDrum айналмалы барабан принципіне негізделген бағдарламаланған ұнтақ ағынын өлшеу әдісі.Ұнтақ үлгісінің жартысы мөлдір бүйір қабырғалары бар көлденең цилиндрде орналасқан.Барабан өз осінің айналасында 2-ден 60 айн/мин бұрыштық жылдамдықпен айналады, ал CCD камерасы суретке түсіреді (1 секунд аралықпен 30-дан 100 суретке дейін).Ауа/ұнтақ интерфейсі әр суретте жиекті анықтау алгоритмі арқылы анықталады.
Интерфейстің орташа орнын және осы орташа позицияның айналасындағы тербелістерді есептеңіз.Әрбір айналу жылдамдығы үшін ағынның бұрышы (немесе «тынығудың динамикалық бұрышы») αf орташа интерфейс орнынан есептеледі және түйір аралық байланыспен байланысты динамикалық когезия коэффициенті σf интерфейс ауытқуларынан талданады.
Ағынның бұрышына бірқатар параметрлер әсер етеді: үйкеліс, пішін және бөлшектер арасындағы когезия (ван дер Ваальс, электростатикалық және капиллярлық күштер).Біріктірілген ұнтақтар үзік-үзік ағынды тудырады, ал тұтқыр емес ұнтақтар тұрақты ағынды тудырады.αf ағыс бұрышының төмен мәндері жақсы ағынға сәйкес келеді.Нөлге жақын динамикалық адгезия индексі жабыспайтын ұнтаққа сәйкес келеді, сондықтан ұнтақтың адгезиясы жоғарылаған сайын адгезия индексі де сәйкесінше артады.
GranuDrum көшкіннің бірінші бұрышын және ағын кезінде ұнтақтың аэрациясын өлшеуге, сонымен қатар айналу жылдамдығына байланысты адгезия индексін σf және αf ағынының бұрышын өлшеуге мүмкіндік береді.
GranuPack көлемді тығыздығы, қағу тығыздығы және Хауснер қатынасы өлшемдері («түрту сынақтары» деп те аталады) өлшеудің қарапайымдылығы мен жылдамдығына байланысты ұнтақты сипаттау үшін өте қолайлы.Ұнтақтың тығыздығы және оның тығыздығын арттыру мүмкіндігі сақтау, тасымалдау, агломерация және т.б. кезінде маңызды параметрлер болып табылады. Ұсынылатын процедуралар Фармакопеяда көрсетілген.
Бұл қарапайым сынақтың үш негізгі кемшілігі бар.Өлшем операторға байланысты, ал толтыру әдісі ұнтақтың бастапқы көлеміне әсер етеді.Жалпы көлемді өлшеу нәтижелерде елеулі қателіктерге әкелуі мүмкін.Тәжірибенің қарапайымдылығына байланысты бастапқы және соңғы өлшемдер арасындағы тығыздау динамикасын ескермедік.
Үздіксіз розеткаға құйылған ұнтақтың әрекеті автоматтандырылған жабдықтың көмегімен талданды.Хауснер коэффициентін Hr, бастапқы тығыздық ρ(0) және соңғы тығыздық ρ(n) n рет басу арқылы дәл өлшеңіз.
Крандардың саны әдетте n=500 болып бекітіледі.GranuPack - бұл соңғы динамикалық зерттеулерге негізделген автоматтандырылған және жетілдірілген түрту тығыздығын өлшеу.
Басқа индекстерді пайдалануға болады, бірақ олар мұнда берілмейді.Ұнтақ қатаң автоматтандырылған инициализация процесі арқылы металл түтікке орналастырылады.Динамикалық параметр n1/2 және максималды тығыздық ρ(∞) экстраполяциясы тығыздау қисығынан алынып тасталды.
Жеңіл қуыс цилиндр нығыздау кезінде ұнтақ/ауа интерфейсін бір деңгейде ұстау үшін ұнтақ төсегінің үстіне отырады.Ұнтақ үлгісі бар түтік ΔZ бекітілген биіктікке көтеріледі және әдетте ΔZ = 1 мм немесе ΔZ = 3 мм кезінде бекітілген биіктікке еркін түседі, ол әр түрткеннен кейін автоматты түрде өлшенеді.Биіктіктен қаданың V көлемін есептеңіз.
Тығыздық - массаның m ұнтақ қабатының көлеміне қатынасы V. Ұнтақтың массасы m белгілі, тығыздық ρ әрбір соққыдан кейін қолданылады.
Хауснер коэффициенті Hr тығыздау коэффициентімен байланысты және Hr = ρ(500) / ρ(0) теңдеуімен талданады, мұндағы ρ(0) – бастапқы көлемдік тығыздық және ρ(500) – 500 циклден кейінгі есептелген ағын.Тығыздық кран.GranuPack әдісін пайдаланған кезде нәтижелер аз мөлшерде ұнтақ (әдетте 35 мл) арқылы қайталанады.
Ұнтақтың қасиеттері және құрылғы жасалған материалдың қасиеттері негізгі параметрлер болып табылады.Ағын кезінде трибоэлектрлік әсерге байланысты ұнтақ ішінде электростатикалық зарядтар пайда болады, бұл екі қатты зат жанасу кезінде зарядтардың алмасуы.
Ұнтақ құрылғының ішінде ағып жатқанда, бөлшектер арасындағы байланыста және бөлшектер мен құрылғы арасындағы байланыста трибоэлектрлік әсер пайда болады.
Таңдалған материалға тиген кезде GranuCharge ағын кезінде ұнтақ ішінде пайда болатын электростатикалық зарядтың мөлшерін автоматты түрде өлшейді.Ұнтақ үлгісі дірілдеген V-түтіктің ішінде ағып, ұнтақ V-түтіктің ішінде қозғалған кезде алынған зарядты өлшейтін электрометрге қосылған Фарадей шыныаяқына түседі.Қайталанатын нәтижелер үшін V-түтіктерді жиі беру үшін айналмалы немесе дірілдеткіш құрылғыны пайдаланыңыз.
Трибоэлектрлік эффект бір объектінің бетінде электрон алуына және осылайша теріс зарядқа ие болуына әкеледі, ал басқа объект электрондарын жоғалтады және осылайша оң зарядталады.Кейбір материалдар электрондарды басқаларға қарағанда оңай алады, ал басқа материалдар электрондарды оңай жоғалтады.
Қай материалдың теріс, қайсысының оң болуы электрондарды алуға немесе жоғалтуға қатысатын материалдардың салыстырмалы бейімділігіне байланысты.Осы тенденцияларды көрсету үшін 1-кестеде көрсетілген трибоэлектрлік қатар әзірленді.Оң заряд үрдісі бар материалдар және теріс заряд тенденциясы бар материалдар тізімделеді, ал ешқандай мінез-құлық тенденциясын көрсетпейтін материалдық әдістер кестенің ортасында көрсетілген.
Екінші жағынан, кесте материалдардың зарядтау әрекетінің тенденциялары туралы ақпаратты ғана береді, сондықтан GranuCharge ұнтақтардың зарядтау әрекетінің нақты сандық мәндерін қамтамасыз ету үшін жасалған.
Термиялық ыдырауды талдау үшін бірнеше тәжірибелер жүргізілді.Үлгілер 200°C температурада бір-екі сағатқа орналастырылды.Содан кейін ұнтақ GranuDrum (ыстық атау) көмегімен дереу талданады.Содан кейін ұнтақ қоршаған орта температурасына жеткенше контейнерге орналастырылды, содан кейін GranuDrum, GranuPack және GranuCharge (яғни, «суық») көмегімен талданды.
Шикізат үлгілері GranuPack, GranuDrum және GranuCharge көмегімен бір бөлмедегі ылғалдылық/температурада (яғни 35,0 ± 1,5% RH және 21,0 ± 1,0 °C температурада) талданды.
Когезия индексі ұнтақтардың ағындылығын есептейді және интерфейстің (ұнтақ/ауа) жағдайындағы өзгерістермен корреляцияланады, бұл тек үш жанасу күші (ван дер Ваальс, капиллярлық және электростатикалық күштер).Тәжірибе басталар алдында ауаның салыстырмалы ылғалдылығы (RH, %) және температура (°C) тіркелді.Содан кейін барабанға ұнтақ құйылып, тәжірибе басталды.
Тиксотропты параметрлерді қарастырғанда бұл өнімдер агломерацияға бейім емес деген қорытындыға келдік.Бір қызығы, термиялық кернеу А және В үлгілерінің ұнтақтарының реологиялық мінез-құлқын ығысқан қалыңдаудан ығысу жіңішкеруіне дейін өзгертті.Екінші жағынан, C және SS 316L үлгілері температураға әсер етпеді және тек ығысу қалыңдауды көрсетті.Әрбір ұнтақ қыздыру мен салқындатудан кейін жақсырақ таралу қабілетіне ие болды (яғни, төмен когезия индексі).
Температураның әсері бөлшектердің нақты ауданына да байланысты.Материалдың жылу өткізгіштігі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым температураға (яғни ???225°?=250?.?-1.?-1) және ???316?-қа әсер етеді.225°?=19?.?-1.?-1) Бөлшек неғұрлым кіші болса, соғұрлым температураның әсері күшейеді.Алюминий қорытпасының ұнтақтары жоғарырақ таралу мүмкіндігіне байланысты жоғары температурада қолдану үшін өте қолайлы, тіпті салқындатылған үлгілер бастапқы ұнтақтарға қарағанда жақсы ағындылыққа қол жеткізеді.
Әрбір GranuPack тәжірибесі үшін ұнтақтың массасы әрбір тәжірибе алдында тіркелді және үлгіні өлшеу ұяшығындағы 1 мм еркін түсуімен 1 Гц соққы жиілігімен 500 рет соқты (соққы энергиясы ∝).Үлгі қолданушыға тәуелсіз бағдарламалық құрал нұсқауларына сәйкес өлшеу ұяшығына жіберіледі.Содан кейін қайталану мүмкіндігін бағалау үшін өлшеулер екі рет қайталанды және орташа және стандартты ауытқуды зерттеді.
GranuPack талдауы аяқталғаннан кейін тығыздау кинетикасына қатысты бастапқы көлемдік тығыздық (ρ(0)), соңғы көлемдік тығыздық (бірнеше рет түрту кезінде, n = 500, яғни ρ(500)), Хауснер қатынасы/Карр индексі (Hr/Cr) және екі тіркеу параметрі (n1/2 және τ).Оңтайлы тығыздық ρ(∞) да көрсетілген (1-қосымшаны қараңыз).Төмендегі кесте эксперименттік деректерді қайта құрылымдайды.
6 және 7-суреттер жалпы тығыздау қисығын (соққылар санына қарсы көлемді тығыздық) және n1/2/Хауснер параметрінің арақатынасын көрсетеді.Орташа мәнді пайдаланып есептелген қате жолақтары әрбір қисық сызықта көрсетіледі, ал стандартты ауытқулар қайталану сынағы арқылы есептелді.
316L тот баспайтын болаттан жасалған өнім ең ауыр өнім болды (ρ(0) = 4,554 г/мл).Тарту тығыздығы бойынша SS 316L ең ауыр ұнтақ болып қалады (ρ(n) = 5,044 г/мл), одан кейін А үлгісі (ρ(n) = 1,668 г/мл), одан кейін В үлгісі (ρ(n) = 1,668 г/мл)./мл) (n) = 1,645 г/мл).С үлгісі ең төмен болды (ρ(n) = 1,581 г/мл).Бастапқы ұнтақтың көлемдік тығыздығы бойынша біз А үлгісі ең жеңіл екенін көреміз және қателерді (1,380 г/мл) ескере отырып, В және С үлгілері шамамен бірдей мәнге ие.
Ұнтақ қызған сайын оның Хауснер қатынасы төмендейді және бұл тек B, C және SS 316L үлгілерінде болады.А үлгісі үшін қате жолақтарының өлшеміне байланысты орындау мүмкін болмады.n1/2 үшін параметрлік трендтің астын сызу күрделірек.A және SS 316L үлгісі үшін n1/2 мәні 200°C температурада 2 сағаттан кейін төмендеді, ал B және C ұнтақтары үшін термиялық жүктемеден кейін өсті.
Әрбір GranuCharge тәжірибесі үшін дірілдейтін фидер пайдаланылды (8-суретті қараңыз).316L баспайтын болаттан жасалған құбырды пайдаланыңыз.Репродуктивтілікті бағалау үшін өлшеулер 3 рет қайталанды.Әрбір өлшеу үшін пайдаланылған өнімнің салмағы шамамен 40 мл болды және өлшеуден кейін ұнтақ алынбады.
Тәжірибе басталар алдында ұнтақтың салмағы (мп, г), ауаның салыстырмалы ылғалдылығы (RH, %) және температура (°С) тіркелді.Сынақ басында ұнтақты Фарадей шыныаяқына салу арқылы бастапқы ұнтақтың заряд тығыздығы (мкС/кг q0) өлшенді.Соңында ұнтақ массасы бекітіліп, тәжірибе соңында зарядтың соңғы тығыздығы (qf, μC/кг) және Δq (Δq = qf – q0) есептелді.
GranuCharge шикі деректері 2-кестеде және 9-суретте көрсетілген (σ - қайталану сынағы нәтижелерінен есептелген стандартты ауытқу), ал нәтижелер гистограмма ретінде көрсетілген (тек q0 және Δq көрсетілген).SS 316L ең аз бастапқы зарядқа ие;бұл өнімнің ең жоғары PSD болуымен байланысты болуы мүмкін.Бастапқы алюминий қорытпасының ұнтағын бастапқы жүктеуге келетін болсақ, қателердің мөлшеріне байланысты қорытынды жасауға болмайды.
316L тот баспайтын болаттан жасалған құбырмен жанасқаннан кейін А үлгісі ең аз зарядты алды, ал B және C ұнтақтары ұқсас үрдісті көрсетті, егер SS 316L ұнтағы SS 316L-ге жағылса, заряд тығыздығы 0-ге жақын болды (трибоэлектрлік серияны қараңыз) .B өнімі әлі де A қарағанда зарядталған. С үлгісі үшін тренд жалғасады (оң бастапқы заряд және ағып кеткеннен кейінгі соңғы заряд), бірақ термиялық деградациядан кейін зарядтардың саны артады.
200 °C температурада 2 сағаттық термиялық кернеуден кейін ұнтақтың әрекеті өте қызықты болады.А және В үлгілерінде бастапқы заряд азайып, соңғы заряд терістен оңға ауысты.SS 316L ұнтағы ең жоғары бастапқы зарядқа ие болды және оның заряд тығыздығының өзгерісі оң болды, бірақ төмен болып қалды (яғни 0,033 нС/г).
Біз термиялық деградацияның алюминий қорытпасының (AlSi10Mg) және 316L тот баспайтын болаттан жасалған ұнтақтардың аралас мінез-құлқына әсерін зерттедік, ал бастапқы ұнтақтар 2 сағаттан кейін 200 ° C ауада талданды.
Жоғары температурада ұнтақтарды пайдалану өнімнің ағындылығын жақсарта алады, бұл әсер жоғары меншікті ауданы бар ұнтақтар мен жоғары жылу өткізгіштігі бар материалдар үшін маңыздырақ болып көрінеді.Ағынды бағалау үшін GranuDrum, динамикалық қаптаманы талдау үшін GranuPack, ал GranuCharge 316L баспайтын болаттан жасалған құбырмен жанасатын ұнтақтың трибоэлектрлік қуатын талдау үшін пайдаланылды.
Бұл нәтижелер GranuPack көмегімен анықталды, ол термиялық кернеу үдерісінен кейін әрбір ұнтақ үшін (қателердің өлшеміне байланысты А үлгісін қоспағанда) Хауснер коэффициентінің жақсарғанын көрсетті.Қаптама параметрі (n1/2) үшін нақты үрдіс табылмады, себебі кейбір өнімдер орау жылдамдығының жоғарылауын көрсетті, ал басқалары қарама-қарсы әсер етті (мысалы, B және C үлгілері).