Биз сиздин тажрыйбаңызды жакшыртуу үчүн кукилерди колдонобуз. Бул сайтты карап чыгууну улантуу менен, сиз биздин кукилерди колдонууга макулдугуңузду билдиресиз. Кошумча маалымат.
Кошумча өндүрүш (КӨ) 3D объектилерин бир убакта бирден өтө жука катмар менен түзүүдөн турат, бул аны салттуу иштетүүгө караганда кымбатыраак кылат. Бирок, чогултуу процессинде порошоктун бир аз гана бөлүгү компонентке ширетилет. Калгандары эрип кетпейт, ошондуктан аларды кайра колдонсо болот. Ал эми, эгер объект классикалык ыкма менен жасалса, анда материалды алып салуу үчүн, адатта, фрезерлөө жана механикалык иштетүү талап кылынат.
Порошоктун касиеттери машинанын параметрлерин аныктайт жана биринчи кезекте эске алынышы керек. Эритилбеген порошок булганган жана кайра иштетүүгө мүмкүн болбогондуктан, AMдин баасы экономикалык жактан пайдалуу болбойт. Порошоктун бузулушу эки кубулушка алып келет: продуктунун химиялык модификациясы жана морфология жана бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшү сыяктуу механикалык касиеттердин өзгөрүшү.
Биринчи учурда, негизги милдет - таза эритмелерди камтыган катуу структураларды түзүү, андыктан биз порошоктун булганышынан, мисалы, оксиддер же нитриддер менен булганышынан качышыбыз керек. Акыркы кубулушта бул параметрлер суюктук жана жайылуу менен байланыштуу. Ошондуктан, порошоктун касиеттеринин ар кандай өзгөрүшү продуктунун бирдей эмес бөлүштүрүлүшүнө алып келиши мүмкүн.
Акыркы басылмалардан алынган маалыматтар классикалык агым өлчөгүчтөр порошок катмарына негизделген AMдеги порошоктун бөлүштүрүлүшү жөнүндө жетиштүү маалымат бере албастыгын көрсөтүп турат. Чийки заттын (же порошоктун) мүнөздөмөсүнө келсек, рынокто бул талапты канааттандыра турган бир нече тиешелүү өлчөө ыкмалары бар. Өлчөөчү түзүлүштө жана процессте чыңалуу абалы жана порошоктун агым талаасы бирдей болушу керек. Кысуучу жүктөмдөрдүн болушу кесүү сыноочуларында жана классикалык реометрлерде IM түзмөктөрүндө колдонулган эркин беттик агым менен шайкеш келбейт.
GranuTools компаниясы AM порошогун мүнөздөө үчүн жумуш агымын иштеп чыкты. Биздин негизги максатыбыз - ар бир геометрияны так процессти симуляциялоо куралы менен жабдуу жана бул жумуш агымы ар кандай басып чыгаруу процесстеринде порошоктун сапатынын эволюциясын түшүнүү жана көзөмөлдөө үчүн колдонулат. Ар кандай жылуулук жүктөмдөрүндө (100дөн 200 °Cге чейин) ар кандай узактыкка бир нече стандарттуу алюминий эритмелери (AlSi10Mg) тандалып алынган.
Термикалык бузулууну порошоктун электр зарядын топтоо жөндөмүн талдоо менен көзөмөлдөөгө болот. Порошоктор агып кетүүчүлүгү (GranuDrum аспабы), таңгактоо кинетикасы (GranuPack аспабы) жана электростатикалык жүрүм-туруму (GranuCharge аспабы) боюнча талданган. Когезия жана таңгактоо кинетикасын өлчөө порошоктун сапатын көзөмөлдөө үчүн ылайыктуу.
Оңой сүйкөлгөн порошоктор төмөн когезия индекстерин көрсөтөт, ал эми тез толтуруу динамикасы бар порошоктор толтуруу кыйыныраак продукцияларга салыштырмалуу төмөн кеуектүү механикалык бөлүктөрүн чыгарат.
Биздин лабораторияда бир нече ай сакталгандан кийин, ар кандай бөлүкчөлөрдүн өлчөмүндөгү бөлүштүрүү менен үч алюминий эритмесинин порошогу (AlSi10Mg) жана бир 316L дат баспас болоттон жасалган үлгү тандалып алынды, бул жерде А, В жана С үлгүлөрү деп аталат. Үлгүлөрдүн касиеттери башка өндүрүүчүлөрдөн айырмаланышы мүмкүн. Үлгүлөрдүн бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшү лазердик дифракциялык анализ/ISO 13320 аркылуу өлчөнгөн.
Алар машинанын параметрлерин башкаргандыктан, порошоктун касиеттерин биринчи кезекте эске алуу керек, ал эми эритилбеген порошоктор булганган жана кайра иштетүүгө мүмкүн эмес деп эсептелсе, анда кошумча өндүрүш күтүлгөндөй үнөмдүү эмес. Ошондуктан, үч параметр изилденет: порошоктун агымы, таңгактоо динамикасы жана электростатика.
Жайылышы кайра каптоо операциясынан кийин порошок катмарынын бирдейлигине жана "жылмакайлыгына" байланыштуу. Бул абдан маанилүү, анткени жылмакай беттерди басып чыгаруу оңой жана аларды адгезия индексин өлчөөчү GranuDrum куралы менен текшерүүгө болот.
Тешикчелер материалдын алсыз жерлери болгондуктан, алар жаракаларга алып келиши мүмкүн. Толтуруу динамикасы экинчи негизги параметр болуп саналат, анткени тез толтуруучу порошоктор төмөн тешиктүүлүктү камсыз кылат. Бул жүрүм-турум GranuPack менен n1/2 мааниси менен өлчөнөт.
Порошокто электр заряддарынын болушу агломераттардын пайда болушуна алып келүүчү когезиялык күчтөрдү жаратат. GranuCharge порошоктордун агым учурунда тандалган материалдар менен байланышта болгондо электростатикалык зарядды пайда кылуу жөндөмүн өлчөйт.
Кайра иштетүү учурунда GranuCharge агымдын начарлашын алдын ала айта алат, мисалы, AMде катмар пайда болгондо. Ошентип, алынган өлчөөлөр дандын бетинин абалына (кычкылдануу, булгануу жана оройлук) өтө сезгич. Андан кийин калыбына келтирилген порошоктун эскирүүсүн так сандык жактан аныктоого болот (±0,5 нКл).
GranuDrum – айлануучу барабан принцибине негизделген программаланган порошок агымын өлчөө ыкмасы. Порошок үлгүсүнүн жарымы тунук капталдары бар горизонталдуу цилиндрде сакталат. Барабан өз огунун айланасында 2ден 60 айн/мин бурчтук ылдамдыкта айланат, ал эми CCD камерасы сүрөттөрдү тартат (1 секунддук интервал менен 30дан 100гө чейин сүрөт). Аба/порошок интерфейси ар бир сүрөттө четин аныктоо алгоритми аркылуу аныкталат.
Интерфейстин орточо абалын жана ушул орточо абалдын айланасындагы термелүүлөрдү эсептегиле. Ар бир айлануу ылдамдыгы үчүн агым бурчу (же "динамикалык тынчтануу бурчу") αf орточо интерфейс абалынан эсептелет, ал эми бөлүкчөлөр аралык байланыш менен байланышкан динамикалык когезия коэффициенти σf интерфейс флуктуацияларынан талданат.
Агым бурчуна бир катар параметрлер таасир этет: сүрүлүү, форма жана бөлүкчөлөрдүн ортосундагы когезия (ван-дер-Ваальс, электростатикалык жана капиллярдык күчтөр). Когезиялык порошоктор үзгүлтүктүү агымды пайда кылат, ал эми илешкек эмес порошоктор үзгүлтүксүз агымды пайда кылат. Агым бурчу αf төмөн маанилери жакшы агымды билдирет. Нөлгө жакын динамикалык адгезия индекси когезиялык эмес порошокко туура келет, андыктан порошоктун адгезиясы жогорулаган сайын, адгезия индекси ошого жараша жогорулайт.
GranuDrum көчкүнүн биринчи бурчун жана агым учурунда порошоктун аэрациясын өлчөөгө, ошондой эле айлануу ылдамдыгына жараша адгезия индексин σf жана агым бурчун αf өлчөөгө мүмкүндүк берет.
GranuPackтин көлөмдүк тыгыздыгын, таптоо тыгыздыгын жана Хауснер катышын өлчөөлөрү (ошондой эле "таптоо тесттери" деп аталат) өлчөөнүн оңойлугунан жана ылдамдыгынан улам порошокту мүнөздөө үчүн идеалдуу. Порошоктун тыгыздыгы жана анын тыгыздыгын жогорулатуу мүмкүнчүлүгү сактоо, ташуу, агломерация ж.б. учурунда маанилүү параметрлер болуп саналат. Сунушталган жол-жоболор Фармакопеяда баяндалган.
Бул жөнөкөй сыноонун үч негизги кемчилиги бар. Өлчөө операторго көз каранды жана толтуруу ыкмасы порошоктун баштапкы көлөмүнө таасир этет. Жалпы көлөмдү өлчөө натыйжаларда олуттуу каталарга алып келиши мүмкүн. Эксперименттин жөнөкөйлүгүнөн улам, биз баштапкы жана акыркы өлчөөлөрдүн ортосундагы тыгыздалуу динамикасын эске алган жокпуз.
Үзгүлтүксүз чыгуучу розеткага берилген порошоктун жүрүм-туруму автоматташтырылган жабдуулардын жардамы менен талданды. n чыкылдатуудан кийин Хауснер коэффициентин Hr, баштапкы тыгыздыкты ρ(0) жана акыркы тыгыздыкты ρ(n) так өлчөңүз.
Басуулардын саны, адатта, n=500 деп белгиленет. GranuPack – бул акыркы динамикалык изилдөөлөргө негизделген автоматташтырылган жана өнүккөн басуу тыгыздыгын өлчөөчү курал.
Башка индекстерди колдонсо болот, бирок алар бул жерде берилген эмес. Порошок катуу автоматташтырылган инициалдаштыруу процесси аркылуу металл түтүккө салынат. n1/2 динамикалык параметринин жана максималдуу тыгыздыктын ρ(∞) экстраполяциясы тыгыздоо ийри сызыгынан алынып салынды.
Тыгыздоо учурунда порошок/аба интерфейсин бирдей деңгээлде кармап туруу үчүн порошок катмарынын үстүндө жеңил көңдөй цилиндр жайгашкан. Порошок үлгүсүн камтыган түтүк ΔZ белгиленген бийиктикке көтөрүлүп, адатта ΔZ = 1 мм же ΔZ = 3 мм белгиленген бийиктикке эркин түшөт, ал ар бир тийүүдөн кийин автоматтык түрдө өлчөнөт. Үймөктүн көлөмүн бийиктиктен эсептеңиз.
Тыгыздык – бул m массасынын порошок катмарынын көлөмүнө V катышы. m порошоктун массасы белгилүү, тыгыздык ρ ар бир соккудан кийин колдонулат.
Хауснер коэффициенти Hr тыгыздоо коэффициентине байланыштуу жана Hr = ρ(500) / ρ(0) теңдемеси менен талданат, мында ρ(0) баштапкы көлөмдүк тыгыздык, ал эми ρ(500) 500 циклден кийинки эсептелген агым. Тыгыздык кран. GranuPack ыкмасын колдонгондо, натыйжаларды аз өлчөмдөгү порошок (адатта 35 мл) менен кайталоого болот.
Порошоктун касиеттери жана түзмөк жасалган материалдын касиеттери негизги параметрлер болуп саналат. Агым учурунда порошоктун ичинде трибоэлектрдик эффекттин натыйжасында электростатикалык заряддар пайда болот, бул эки катуу зат тийгенде заряддардын алмашуусу.
Порошок түзүлүштүн ичинде агып өткөндө, бөлүкчөлөрдүн ортосундагы жана бөлүкчөлөр менен түзүлүштүн ортосундагы байланышта трибоэлектрдик эффект пайда болот.
Тандалган материал менен байланышканда, GranuCharge порошоктун ичинде агым учурунда пайда болгон электростатикалык заряддын көлөмүн автоматтык түрдө өлчөйт. Порошок үлгүсү дирилдеген V-түтүктүн ичинде агып, порошок V-түтүктүн ичинде кыймылдаганда пайда болгон зарядды өлчөөчү электрометрге туташтырылган Фарадей чөйчөгүнө түшөт. Кайталануучу натыйжалар үчүн, V-түтүктөрдү тез-тез берүү үчүн айлануучу же дирилдеген түзүлүштү колдонуңуз.
Трибоэлектрдик эффект бир нерсенин бетинде электрондорду топтоп, терс заряддуу болушуна алып келет, ал эми башка бир нерсе электрондорду жоготуп, оң заряддуу болушуна алып келет. Айрым материалдар башкаларга караганда электрондорду оңой алышат, ошо сыяктуу эле, башка материалдар электрондорду оңой жоготушат.
Кайсы материал терс, кайсынысы оң болуп калат, бул катышкан материалдардын электрондорду кошууга же жоготууга салыштырмалуу ыктоосуна жараша болот. Бул тенденцияларды чагылдыруу үчүн 1-таблицада көрсөтүлгөн трибоэлектрдик катарлар иштелип чыккан. Оң заряд тенденциясы бар жана терс заряд тенденциясы бар башка материалдар келтирилген, ал эми эч кандай жүрүм-турумдук тенденцияны көрсөтпөгөн материалдык ыкмалар таблицанын ортосунда келтирилген.
Башка жагынан алганда, таблица материалдардын заряддоо жүрүм-турумундагы тенденциялар жөнүндө гана маалымат берет, андыктан GranuCharge порошоктордун заряддоо жүрүм-туруму үчүн так сандык маанилерди берүү үчүн түзүлгөн.
Термикалык ажыроо процессин талдоо үчүн бир нече эксперименттер жүргүзүлдү. Үлгүлөр 200°C температурада бир-эки саатка коюлду. Андан кийин порошок дароо GranuDrum (ысык аталышы) менен анализденет. Андан кийин порошок айлана-чөйрөнүн температурасына жеткенге чейин идишке салынып, андан кийин GranuDrum, GranuPack жана GranuCharge (б.а. "муздак") менен анализденди.
Чийки үлгүлөр GranuPack, GranuDrum жана GranuCharge колдонуп, бөлмөнүн нымдуулугунда/температурасында (б.а. 35,0 ± 1,5% нымдуулук жана 21,0 ± 1,0 °C температура) талданган.
Когезия индекси порошоктордун агып өтүү жөндөмүн эсептейт жана беттин абалындагы өзгөрүүлөр менен корреляцияланат (порошок/аба), ал үч гана байланыш күчүнө (ван-дер-Ваальс, капиллярдык жана электростатикалык күчтөр) барабар. Эксперименттин алдында абанын салыштырмалуу нымдуулугу (RH, %) жана температурасы (°C) жазылып алынган. Андан кийин порошок барабанга куюлуп, эксперимент башталган.
Биз тиксотроптук параметрлерди эске алганда, бул продуктылар агломерацияга сезгич эмес деген жыйынтыкка келдик. Кызыгы, жылуулук стресси А жана В үлгүлөрүнүн порошокторунун реологиялык жүрүм-турумун кесүү коюулануусунан кесүү суюлуусуна өзгөрттү. Башка жагынан алганда, С жана SS 316L үлгүлөрү температурага таасир эткен жок жана кесүү коюулануусу гана көрсөтүлдү. Ар бир порошок ысыткандан жана муздаткандан кийин жакшыраак жайылууга ээ болду (б.а. когезия индекси төмөн).
Температуранын таасири бөлүкчөлөрдүн белгилүү бир аянтына да көз каранды. Материалдын жылуулук өткөрүмдүүлүгү канчалык жогору болсо, температурага ошончолук чоң таасир этет (б.а. ???225°?=250??-1.?-1) жана ???316?. 225°?=19??-1.?-1). Бөлүкчө канчалык кичине болсо, температуранын таасири ошончолук чоң болот. Алюминий эритмесинин порошоктору жайылуу жөндөмдүүлүгүнүн жогорулашынан улам жогорку температурада колдонуу үчүн эң сонун, ал тургай муздатылган үлгүлөр да баштапкы порошокторго караганда жакшыраак агып кетүүчүлүккө жетишет.
Ар бир GranuPack эксперименти үчүн ар бир эксперименттин алдында порошоктун массасы жазылып алынган жана үлгү өлчөөчү клеткада 1 мм эркин түшүү менен 1 Гц сокку жыштыгы менен 500 жолу урулган (сокку энергиясы ∝). Үлгү колдонуучудан көз карандысыз программалык камсыздоонун көрсөтмөлөрүнө ылайык өлчөөчү клеткага берилет. Андан кийин кайталануучулугун баалоо үчүн өлчөөлөр эки жолу кайталанган жана орточо маани жана стандарттык четтөө изилденген.
GranuPack анализи аяктагандан кийин, баштапкы көлөмдүк тыгыздык (ρ(0)), акыркы көлөмдүк тыгыздык (бир нече жолу басканда, n = 500, б.а. ρ(500)), Хауснер катышы/Карр индекси (Hr/Cr) жана эки каттоо параметри (n1/2 жана τ) тыгыздоо кинетикасына байланыштуу. Оптималдуу тыгыздык ρ(∞) да көрсөтүлгөн (1-тиркемени караңыз). Төмөндөгү таблица эксперименталдык маалыматтарды кайра түзүмдөштүрөт.
6 жана 7-сүрөттөрдө жалпы тыгыздоо ийри сызыгы (көптүк тыгыздыкка жана таасирлердин санына карата) жана n1/2/Хауснер параметринин катышы көрсөтүлгөн. Орточо маанини колдонуу менен эсептелген ката тилкелери ар бир ийри сызыкта көрсөтүлгөн, ал эми стандарттык четтөөлөр кайталануучулукту текшерүү аркылуу эсептелген.
316L дат баспас болоттон жасалган буюм эң оор буюм болгон (ρ(0) = 4,554 г/мл). Таптоо тыгыздыгы боюнча SS 316L эң оор порошок бойдон калууда (ρ(n) = 5,044 г/мл), андан кийин А үлгүсү (ρ(n) = 1,668 г/мл), андан кийин В үлгүсү (ρ(n) = 1,668 г/мл). /мл) (n) = 1,645 г/мл). С үлгүсү эң төмөнкү болгон (ρ(n) = 1,581 г/мл). Баштапкы порошоктун көлөмдүк тыгыздыгына ылайык, А үлгүсү эң жеңил экенин көрөбүз жана каталарды (1,380 г/мл) эске алганда, В жана С үлгүлөрү болжол менен бирдей мааниге ээ.
Порошок ысытылганда, анын Хауснер катышы төмөндөйт жана бул B, C жана SS 316L үлгүлөрүндө гана болот. А үлгүсү үчүн ката тилкелеринин өлчөмүнөн улам аткаруу мүмкүн болгон жок. n1/2 үчүн параметрдик тенденциянын астын сызуу татаалыраак. А жана SS 316L үлгүлөрү үчүн n1/2 мааниси 200°C температурада 2 сааттан кийин азайган, ал эми В жана С порошоктору үчүн жылуулук жүктөмүнөн кийин көбөйгөн.
Ар бир GranuCharge эксперименти үчүн вибрациялык азыктандыргыч колдонулган (8-сүрөттү караңыз). 316L дат баспас болоттон жасалган түтүктү колдонуңуз. Кайталануучулугун баалоо үчүн өлчөөлөр 3 жолу кайталанган. Ар бир өлчөө үчүн колдонулган продуктунун салмагы болжол менен 40 мл болгон жана өлчөөдөн кийин эч кандай порошок калган эмес.
Экспериментке чейин порошоктун салмагы (mp, g), салыштырмалуу абанын нымдуулугу (RH, %) жана температурасы (°C) жазылып алынган. Сыноонун башында порошокту Фарадей чөйчөгүнө салуу менен баштапкы порошоктун заряд тыгыздыгы (q0 мкК/кг) өлчөнгөн. Акырында, порошоктун массасы бекитилип, эксперименттин аягындагы акыркы заряд тыгыздыгы (qf, мкК/кг) жана Δq (Δq = qf – q0) эсептелген.
GranuCharge чийки маалыматтары 2-таблицада жана 9-сүрөттө көрсөтүлгөн (σ - кайталануучулук сыноосунун жыйынтыктарынан эсептелген стандарттык четтөө) жана жыйынтыктар гистограмма түрүндө көрсөтүлгөн (q0 жана Δq гана көрсөтүлгөн). SS 316L баштапкы заряды эң төмөнкү; бул продукт эң жогорку PSDге ээ болгондугуна байланыштуу болушу мүмкүн. Баштапкы алюминий эритмесинин порошогун баштапкы жүктөөгө келгенде, каталардын көлөмүнө байланыштуу эч кандай тыянак чыгарууга болбойт.
316L дат баспас болоттон жасалган түтүк менен байланышкандан кийин, А үлгүсү эң аз заряд алган, ал эми В жана С порошоктору ушул сыяктуу тенденцияны көрсөткөн, эгерде SS 316L порошогу SS 316Lге сүртүлсө, 0гө жакын заряд тыгыздыгы табылган (трибоэлектрдик серияны караңыз). В продуктусу дагы эле Ага караганда көбүрөөк заряддалган. С үлгүсү үчүн тенденция уланууда (баштапкы оң заряд жана агып кетүүдөн кийинки акыркы заряд), бирок жылуулук бузулуудан кийин заряддардын саны көбөйөт.
200 °C температурада 2 сааттык жылуулук стрессинен кийин, порошоктун жүрүм-туруму абдан кызыктуу болуп калат. А жана В үлгүлөрүндө баштапкы заряд азайып, акыркы заряд терс заряддан оң зарядга жылган. SS 316L порошогу эң жогорку баштапкы зарядга ээ болгон жана анын заряд тыгыздыгынын өзгөрүшү оң болуп, бирок төмөн бойдон калган (б.а. 0,033 нКл/г).
Биз алюминий эритмесинин (AlSi10Mg) жана 316L дат баспас болоттон жасалган порошоктордун айкалышкан жүрүм-турумуна жылуулук бузулушунун таасирин изилдедик, ал эми баштапкы порошоктор абада 200°C температурада 2 сааттан кийин талданды.
Порошокторду жогорку температурада колдонуу продуктунун агып кетүүчүлүгүн жакшырта алат, бул таасир жогорку салыштырмалуу аянтка ээ порошоктор жана жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгү бар материалдар үчүн маанилүүрөөк көрүнөт. GranuDrum агымды баалоо үчүн, GranuPack динамикалык таңгактоо анализи үчүн жана GranuCharge 316L дат баспас болоттон жасалган түтүк менен байланышкан порошоктун трибоэлектрдик касиетин талдоо үчүн колдонулган.
Бул жыйынтыктар GranuPack колдонуу менен аныкталган, ал жылуулук стресси процессинен кийин ар бир порошок үчүн Хауснер коэффициентинин жакшырганын көрсөткөн (каталардын көлөмүнө байланыштуу А үлгүсүнөн тышкары). Таңгактоо параметри (n1/2) боюнча так тенденция табылган жок, анткени кээ бир продуктылар таңгактоо ылдамдыгынын жогорулаганын көрсөтсө, башкалары карама-каршы таасирге ээ болгон (мисалы, В жана С үлгүлөрү).