Kami menggunakan kuki untuk meningkatkan pengalaman anda.Dengan meneruskan melayari tapak ini, anda bersetuju dengan penggunaan kuki kami.Maklumat tambahan.
Pembuatan aditif (AM) melibatkan penciptaan objek 3D, satu lapisan ultra-nipis pada satu masa, menjadikannya lebih mahal daripada pemprosesan tradisional.Walau bagaimanapun, hanya sebahagian kecil serbuk yang dikimpal pada komponen semasa proses pemasangan.Selebihnya tidak bercantum, jadi ia boleh digunakan semula.Sebaliknya, jika objek dicipta dengan cara klasik, ia biasanya memerlukan pengilangan dan pemesinan untuk mengeluarkan bahan.
Ciri-ciri serbuk menentukan parameter mesin dan mesti diambil kira di tempat pertama.Kos AM tidak akan menjimatkan memandangkan serbuk yang tidak cair itu tercemar dan tidak boleh dikitar semula.Degradasi serbuk menghasilkan dua fenomena: pengubahsuaian kimia produk dan perubahan dalam sifat mekanikal seperti morfologi dan taburan saiz zarah.
Dalam kes pertama, tugas utama adalah untuk mencipta struktur pepejal yang mengandungi aloi tulen, jadi kita perlu mengelakkan pencemaran serbuk, contohnya, dengan oksida atau nitrida.Dalam fenomena terakhir, parameter ini dikaitkan dengan kecairan dan kebolehtebaran.Oleh itu, sebarang perubahan dalam sifat serbuk boleh membawa kepada pengedaran produk yang tidak seragam.
Data daripada penerbitan terkini menunjukkan bahawa meter aliran klasik tidak dapat memberikan maklumat yang mencukupi tentang pengedaran serbuk dalam AM berdasarkan katil serbuk.Mengenai pencirian bahan mentah (atau serbuk), terdapat beberapa kaedah pengukuran yang relevan di pasaran yang boleh memenuhi keperluan ini.Keadaan tegasan dan medan aliran serbuk mestilah sama dalam persediaan mengukur dan dalam proses.Kehadiran beban mampatan tidak serasi dengan aliran permukaan bebas yang digunakan dalam peranti IM dalam penguji ricih dan rheometer klasik.
GranuTools telah membangunkan aliran kerja untuk mencirikan serbuk AM.Matlamat utama kami adalah untuk melengkapkan setiap geometri dengan alat simulasi proses yang tepat, dan aliran kerja ini digunakan untuk memahami dan menjejaki evolusi kualiti serbuk dalam pelbagai proses percetakan.Beberapa aloi aluminium piawai (AlSi10Mg) telah dipilih untuk tempoh yang berbeza pada beban terma yang berbeza (dari 100 hingga 200 °C).
Degradasi terma boleh dikawal dengan menganalisis keupayaan serbuk untuk mengumpul cas elektrik.Serbuk dianalisis untuk kebolehliran (instrumen GranuDrum), kinetik pembungkusan (instrumen GranuPack) dan tingkah laku elektrostatik (instrumen GranuCharge).Pengukuran kinetik kohesi dan pembungkusan sesuai untuk mengesan kualiti serbuk.
Serbuk yang mudah digunakan akan menunjukkan indeks kohesi yang rendah, manakala serbuk dengan dinamik pengisian cepat akan menghasilkan bahagian mekanikal dengan keliangan yang lebih rendah berbanding produk yang lebih sukar untuk diisi.
Selepas beberapa bulan penyimpanan di makmal kami, tiga serbuk aloi aluminium dengan taburan saiz zarah berbeza (AlSi10Mg) dan satu sampel keluli tahan karat 316L telah dipilih, di sini dirujuk sebagai sampel A, B dan C. Sifat sampel mungkin berbeza daripada pengeluar lain.Taburan saiz zarah sampel diukur dengan analisis pembelauan laser/ISO 13320.
Kerana mereka mengawal parameter mesin, sifat serbuk mesti dipertimbangkan terlebih dahulu, dan jika serbuk yang tidak cair dianggap tercemar dan tidak boleh dikitar semula, maka pembuatan bahan tambahan tidaklah ekonomik seperti yang diharapkan.Oleh itu, tiga parameter akan disiasat: aliran serbuk, dinamik pembungkusan dan elektrostatik.
Kebolehtebaran adalah berkaitan dengan keseragaman dan "kelicinan" lapisan serbuk selepas operasi salutan semula.Ini sangat penting kerana permukaan licin lebih mudah untuk dicetak dan boleh diperiksa dengan alat GranuDrum dengan ukuran indeks lekatan.
Kerana liang adalah titik lemah dalam bahan, ia boleh menyebabkan keretakan.Dinamik isian ialah parameter utama kedua kerana serbuk pengisian cepat memberikan keliangan yang rendah.Tingkah laku ini diukur dengan GranuPack dengan nilai n1/2.
Kehadiran cas elektrik dalam serbuk mewujudkan daya padu yang membawa kepada pembentukan aglomerat.GranuCharge mengukur keupayaan serbuk untuk menghasilkan cas elektrostatik apabila bersentuhan dengan bahan terpilih semasa pengaliran.
Semasa pemprosesan, GranuCharge boleh meramalkan kemerosotan aliran, contohnya, apabila membentuk lapisan dalam AM.Oleh itu, ukuran yang diperolehi sangat sensitif terhadap keadaan permukaan bijian (pengoksidaan, pencemaran dan kekasaran).Penuaan serbuk pulih kemudiannya boleh dikira dengan tepat (±0.5 nC).
GranuDrum ialah kaedah pengukuran aliran serbuk yang diprogramkan berdasarkan prinsip drum berputar.Separuh daripada sampel serbuk terkandung dalam silinder mendatar dengan dinding sisi lutsinar.Drum berputar mengelilingi paksinya pada kelajuan sudut 2 hingga 60 rpm, dan kamera CCD mengambil gambar (dari 30 hingga 100 imej pada selang 1 saat).Antara muka udara/serbuk dikenal pasti pada setiap imej menggunakan algoritma pengesanan tepi.
Kira kedudukan purata antara muka dan ayunan di sekitar kedudukan purata ini.Untuk setiap kelajuan putaran, sudut aliran (atau "sudut rehat dinamik") αf dikira daripada kedudukan antara muka min, dan faktor kohesi dinamik σf yang dikaitkan dengan ikatan antara butiran dianalisis daripada turun naik antara muka.
Sudut aliran dipengaruhi oleh beberapa parameter: geseran, bentuk dan kohesi antara zarah (van der Waals, daya elektrostatik dan kapilari).Serbuk kohesif menghasilkan aliran terputus-putus, manakala serbuk tidak likat menghasilkan aliran tetap.Nilai rendah sudut aliran αf sepadan dengan aliran yang baik.Indeks lekatan dinamik yang hampir kepada sifar sepadan dengan serbuk tidak padu, jadi apabila lekatan serbuk meningkat, indeks lekatan meningkat dengan sewajarnya.
GranuDrum membolehkan anda mengukur sudut pertama runtuhan salji dan pengudaraan serbuk semasa aliran, serta mengukur indeks lekatan σf dan sudut aliran αf bergantung pada kelajuan putaran.
Ketumpatan pukal GranuPack, ketumpatan mengetuk dan ukuran nisbah Hausner (juga dikenali sebagai "ujian mengetuk") adalah sesuai untuk pencirian serbuk kerana kemudahan dan kelajuan pengukurannya.Ketumpatan serbuk dan keupayaan untuk meningkatkan ketumpatannya adalah parameter penting semasa penyimpanan, pengangkutan, aglomerasi, dll. Prosedur yang disyorkan digariskan dalam Farmakope.
Ujian mudah ini mempunyai tiga kelemahan utama.Pengukuran bergantung kepada pengendali, dan kaedah pengisian mempengaruhi isipadu awal serbuk.Mengukur jumlah volum boleh membawa kepada ralat yang serius dalam keputusan.Disebabkan kesederhanaan percubaan, kami tidak mengambil kira dinamik pemadatan antara ukuran awal dan akhir.
Tingkah laku serbuk yang dimasukkan ke dalam saluran keluar berterusan dianalisis menggunakan peralatan automatik.Ukur dengan tepat pekali Hausner Hr, ketumpatan awal ρ(0) dan ketumpatan akhir ρ(n) selepas n klik.
Bilangan pili biasanya ditetapkan pada n=500.GranuPack ialah pengukuran ketumpatan penorehan automatik dan lanjutan berdasarkan penyelidikan dinamik terkini.
Indeks lain boleh digunakan, tetapi ia tidak disediakan di sini.Serbuk diletakkan ke dalam tiub logam melalui proses pemulaan automatik yang ketat.Ekstrapolasi parameter dinamik n1/2 dan ketumpatan maksimum ρ(∞) telah dikeluarkan daripada lengkung pemadatan.
Silinder berongga yang ringan terletak di atas katil serbuk untuk mengekalkan paras antara muka serbuk/udara semasa pemadatan.Tiub yang mengandungi sampel serbuk naik ke ketinggian tetap ΔZ dan jatuh bebas pada ketinggian yang biasanya tetap pada ΔZ = 1 mm atau ΔZ = 3 mm, yang diukur secara automatik selepas setiap sentuhan.Hitung isipadu V cerucuk itu daripada ketinggian.
Ketumpatan ialah nisbah jisim m kepada isipadu lapisan serbuk V. Jisim serbuk m diketahui, ketumpatan ρ digunakan selepas setiap hentaman.
Pekali Hausner Hr berkaitan dengan faktor pemadatan dan dianalisis dengan persamaan Hr = ρ(500) / ρ(0), di mana ρ(0) ialah ketumpatan pukal awal dan ρ(500) ialah aliran yang dikira selepas 500 kitaran.Ketuk ketumpatan.Apabila menggunakan kaedah GranuPack, hasilnya boleh dihasilkan menggunakan sedikit serbuk (biasanya 35 ml).
Sifat serbuk dan sifat bahan dari mana peranti dibuat adalah parameter utama.Semasa aliran, cas elektrostatik dijana di dalam serbuk disebabkan oleh kesan triboelektrik, iaitu pertukaran cas apabila dua pepejal bersentuhan.
Apabila serbuk mengalir di dalam peranti, kesan triboelektrik berlaku pada sentuhan antara zarah dan pada sentuhan antara zarah dan peranti.
Apabila bersentuhan dengan bahan yang dipilih, GranuCharge secara automatik mengukur jumlah cas elektrostatik yang dijana di dalam serbuk semasa pengaliran.Sampel serbuk mengalir di dalam tiub V yang bergetar dan jatuh ke dalam cawan Faraday yang disambungkan kepada elektrometer yang mengukur cas yang diperoleh semasa serbuk bergerak di dalam tiub V.Untuk hasil yang boleh dihasilkan semula, gunakan peranti berputar atau bergetar untuk menyuap tiub-V dengan kerap.
Kesan triboelektrik menyebabkan satu objek mendapat elektron pada permukaannya dan dengan itu menjadi bercas negatif, manakala objek lain kehilangan elektron dan dengan itu menjadi bercas positif.Sesetengah bahan memperoleh elektron lebih mudah daripada yang lain, dan begitu juga, bahan lain kehilangan elektron dengan lebih mudah.
Bahan mana yang menjadi negatif dan yang mana menjadi positif bergantung kepada kecenderungan relatif bahan yang terlibat untuk mendapatkan atau kehilangan elektron.Untuk mewakili trend ini, siri triboelektrik yang ditunjukkan dalam Jadual 1 telah dibangunkan.Bahan dengan aliran caj positif dan lain-lain dengan aliran caj negatif disenaraikan, dan kaedah bahan yang tidak menunjukkan sebarang aliran tingkah laku disenaraikan di tengah-tengah jadual.
Sebaliknya, jadual hanya menyediakan maklumat tentang arah aliran dalam kelakuan pengecasan bahan, jadi GranuCharge dicipta untuk memberikan nilai berangka yang tepat untuk kelakuan pengecasan serbuk.
Beberapa eksperimen telah dijalankan untuk menganalisis penguraian haba.Sampel diletakkan pada suhu 200°C selama satu hingga dua jam.Serbuk kemudian segera dianalisis dengan GranuDrum (nama panas).Serbuk kemudiannya diletakkan di dalam bekas sehingga mencapai suhu ambien dan kemudian dianalisis menggunakan GranuDrum, GranuPack dan GranuCharge (iaitu "sejuk").
Sampel mentah dianalisis menggunakan GranuPack, GranuDrum dan GranuCharge pada kelembapan/suhu bilik yang sama (iaitu 35.0 ± 1.5% RH dan suhu 21.0 ± 1.0 °C).
Indeks kohesi mengira kebolehaliran serbuk dan mengaitkan dengan perubahan dalam kedudukan antara muka (serbuk/udara), iaitu hanya tiga daya sentuhan (van der Waals, daya kapilari dan elektrostatik).Sebelum eksperimen, kelembapan udara relatif (RH, %) dan suhu (°C) direkodkan.Kemudian serbuk itu dituangkan ke dalam dram, dan percubaan bermula.
Kami membuat kesimpulan bahawa produk ini tidak terdedah kepada aglomerasi apabila mempertimbangkan parameter thixotropic.Menariknya, tegasan terma mengubah tingkah laku reologi serbuk sampel A dan B daripada penebalan ricih kepada penipisan ricih.Sebaliknya, Sampel C dan SS 316L tidak dipengaruhi oleh suhu dan hanya menunjukkan penebalan ricih.Setiap serbuk mempunyai kebolehtebaran yang lebih baik (iaitu indeks kohesi yang lebih rendah) selepas pemanasan dan penyejukan.
Kesan suhu juga bergantung pada kawasan khusus zarah.Semakin tinggi kekonduksian terma bahan, semakin besar kesan ke atas suhu (iaitu ???225°?=250?.?-1.?-1) dan ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Semakin kecil zarah, semakin besar kesan suhu.Serbuk aloi aluminium sangat baik untuk aplikasi suhu tinggi kerana kebolehtebarannya yang meningkat, malah spesimen yang disejukkan mencapai kebolehliliran yang lebih baik daripada serbuk asal.
Bagi setiap eksperimen GranuPack, jisim serbuk direkodkan sebelum setiap eksperimen, dan sampel dipukul 500 kali dengan kekerapan hentaman 1 Hz dengan kejatuhan bebas 1 mm dalam sel pengukur (tenaga impak ∝).Sampel disalurkan ke dalam sel pengukur mengikut arahan perisian bebas pengguna.Kemudian pengukuran diulang dua kali untuk menilai kebolehulangan dan menyiasat min dan sisihan piawai.
Selepas analisis GranuPack selesai, ketumpatan pukal awal (ρ(0)), ketumpatan pukal akhir (pada paip berbilang, n = 500, iaitu ρ(500)), nisbah Hausner/indeks Carr (Hr/Cr) dan dua parameter pendaftaran (n1/2 dan τ) berkaitan kinetik pemadatan.Ketumpatan optimum ρ(∞) juga ditunjukkan (lihat Lampiran 1).Jadual di bawah menstruktur semula data eksperimen.
Rajah 6 dan 7 menunjukkan lengkung pemadatan keseluruhan (ketumpatan pukal berbanding bilangan hentaman) dan nisbah parameter n1/2/Hausner.Bar ralat yang dikira menggunakan min ditunjukkan pada setiap lengkung, dan sisihan piawai dikira dengan ujian kebolehulangan.
Produk keluli tahan karat 316L ialah produk paling berat (ρ(0) = 4.554 g/mL).Dari segi ketumpatan penorehan, SS 316L kekal sebagai serbuk paling berat (ρ(n) = 5.044 g/mL), diikuti oleh Sampel A (ρ(n) = 1.668 g/mL), diikuti oleh Sampel B (ρ(n) = 1.668 g/ml)./ml) (n) = 1.645 g/ml).Sampel C adalah yang paling rendah (ρ(n) = 1.581 g/mL).Mengikut ketumpatan pukal serbuk awal, kita melihat bahawa sampel A adalah yang paling ringan, dan mengambil kira ralat (1.380 g / ml), sampel B dan C mempunyai nilai yang lebih kurang sama.
Apabila serbuk dipanaskan, nisbah Hausnernya berkurangan, dan ini hanya berlaku dengan sampel B, C dan SS 316L.Untuk sampel A, ia tidak dapat dilakukan kerana saiz bar ralat.Untuk n1/2, garis bawah arah aliran parametrik adalah lebih kompleks.Bagi sampel A dan SS 316L, nilai n1/2 menurun selepas 2 jam pada 200°C, manakala bagi serbuk B dan C ia meningkat selepas pembebanan haba.
Penyumpan bergetar digunakan untuk setiap eksperimen GranuCharge (lihat Rajah 8).Gunakan tiub keluli tahan karat 316L.Pengukuran diulang 3 kali untuk menilai kebolehulangan.Berat produk yang digunakan untuk setiap ukuran adalah lebih kurang 40 ml dan tiada serbuk diperoleh semula selepas pengukuran.
Sebelum eksperimen, berat serbuk (mp, g), kelembapan udara relatif (RH, %), dan suhu (°C) telah direkodkan.Pada permulaan ujian, ketumpatan cas serbuk primer (q0 dalam µC/kg) diukur dengan meletakkan serbuk dalam cawan Faraday.Akhirnya, jisim serbuk telah ditetapkan dan ketumpatan cas akhir (qf, µC/kg) dan Δq (Δq = qf – q0) pada akhir eksperimen telah dikira.
Data GranuCharge mentah ditunjukkan dalam Jadual 2 dan Rajah 9 (σ ialah sisihan piawai yang dikira daripada keputusan ujian kebolehulangan), dan keputusan ditunjukkan sebagai histogram (hanya q0 dan Δq ditunjukkan).SS 316L mempunyai cas permulaan yang paling rendah;ini mungkin disebabkan produk ini mempunyai JPA tertinggi.Apabila ia datang kepada pemuatan awal serbuk aloi aluminium primer, tiada kesimpulan boleh dibuat kerana saiz ralat.
Selepas bersentuhan dengan paip keluli tahan karat 316L, sampel A menerima jumlah cas paling sedikit, manakala serbuk B dan C menunjukkan trend yang sama, jika serbuk SS 316L disapu dengan SS 316L, ketumpatan cas hampir 0 ditemui (lihat siri triboelektrik) .Produk B masih lebih dicas daripada A. Untuk sampel C, arah aliran berterusan (cas awal positif dan caj akhir selepas kebocoran), tetapi bilangan caj meningkat selepas degradasi haba.
Selepas 2 jam tegasan haba pada 200 °C, tingkah laku serbuk menjadi sangat menarik.Dalam sampel A dan B, cas awal berkurangan dan cas akhir beralih daripada negatif kepada positif.Serbuk SS 316L mempunyai cas awal yang paling tinggi dan perubahan ketumpatan casnya menjadi positif tetapi kekal rendah (iaitu 0.033 nC/g).
Kami menyiasat kesan degradasi terma pada kelakuan gabungan aloi aluminium (AlSi10Mg) dan serbuk keluli tahan karat 316L, manakala serbuk asal dianalisis selepas 2 jam pada 200°C di udara.
Penggunaan serbuk pada suhu tinggi boleh meningkatkan kebolehaliran produk, kesan yang nampaknya lebih penting untuk serbuk dengan luas khusus yang tinggi dan bahan dengan kekonduksian terma yang tinggi.GranuDrum digunakan untuk menilai aliran, GranuPack digunakan untuk analisis pembungkusan dinamik, dan GranuCharge digunakan untuk menganalisis triboelektrik serbuk yang bersentuhan dengan paip keluli tahan karat 316L.
Keputusan ini ditentukan menggunakan GranuPack, yang menunjukkan peningkatan dalam pekali Hausner untuk setiap serbuk (dengan pengecualian sampel A, disebabkan oleh saiz ralat) selepas proses tegasan haba.Tiada trend yang jelas ditemui untuk parameter pembungkusan (n1/2) kerana sesetengah produk menunjukkan peningkatan dalam kelajuan pembungkusan manakala yang lain mempunyai kesan yang berbeza (cth. Sampel B dan C).