Aħna nużaw cookies biex intejbu l-esperjenza tiegħek.Billi tkompli tibbrawżja dan is-sit, taqbel mal-użu tagħna tal-cookies.Informazzjoni addizzjonali.
Il-manifattura addittiva (AM) tinvolvi l-ħolqien ta 'oġġetti 3D, saff ultra-rqiq wieħed kull darba, li jagħmilha aktar għalja mill-ipproċessar tradizzjonali.Madankollu, porzjon żgħir biss tat-trab huwa wweldjat mal-komponent matul il-proċess ta 'assemblaġġ.Il-bqija ma fjussux, sabiex ikunu jistgħu jerġgħu jintużaw.B'kuntrast, jekk l-oġġett jinħoloq bil-mod klassiku, ġeneralment jeħtieġ tħin u makkinar biex jitneħħa l-materjal.
Il-proprjetajiet tat-trab jiddeterminaw il-parametri tal-magna u għandhom jitqiesu fl-ewwel lok.L-ispiża tal-AM ma tkunx ekonomika minħabba li t-trab mhux imdewweb huwa kkontaminat u mhux riċiklabbli.Id-degradazzjoni tat-trab tirriżulta f'żewġ fenomeni: modifika kimika tal-prodott u bidliet fil-proprjetajiet mekkaniċi bħall-morfoloġija u d-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli.
Fl-ewwel każ, il-kompitu ewlieni huwa li jinħolqu strutturi solidi li fihom ligi puri, għalhekk għandna bżonn nevitaw il-kontaminazzjoni tat-trab, pereżempju, b'ossidi jew nitruri.Fil-fenomenu tal-aħħar, dawn il-parametri huma assoċjati mal-fluwidità u t-tixrid.Għalhekk, kwalunkwe bidla fil-proprjetajiet tat-trab tista 'twassal għal distribuzzjoni mhux uniformi tal-prodott.
Dejta minn pubblikazzjonijiet riċenti tindika li miters tal-fluss klassiċi ma jistgħux jipprovdu informazzjoni adegwata dwar id-distribuzzjoni tat-trab f'AM ibbażata fuq is-sodda tat-trab.Rigward il-karatterizzazzjoni tal-materja prima (jew trab), hemm diversi metodi ta’ kejl rilevanti fis-suq li jistgħu jissodisfaw dan ir-rekwiżit.L-istat tal-istress u l-kamp tal-fluss tat-trab għandhom ikunu l-istess fis-setup tal-kejl u fil-proċess.Il-preżenza ta 'tagħbijiet kompressivi hija inkompatibbli mal-fluss tal-wiċċ ħieles użat f'apparat IM f'shear testers u rheometers klassiċi.
GranuTools żviluppat fluss tax-xogħol għall-karatterizzazzjoni tat-trab AM.L-għan ewlieni tagħna huwa li ngħammar kull ġeometrija b'għodda preċiża ta 'simulazzjoni tal-proċess, u dan il-fluss tax-xogħol jintuża biex jifhem u jsegwi l-evoluzzjoni tal-kwalità tat-trab f'diversi proċessi ta' stampar.Diversi ligi standard tal-aluminju (AlSi10Mg) ġew magħżula għal tul ta 'żmien differenti f'tagħbijiet termali differenti (minn 100 sa 200 °C).
Id-degradazzjoni termali tista 'tiġi kkontrollata billi tiġi analizzata l-abbiltà tat-trab li jakkumula ċarġ elettriku.It-trabijiet ġew analizzati għall-fluss (strument GranuDrum), kinetika tal-ippakkjar (strument GranuPack) u mġiba elettrostatika (strument GranuCharge).Il-kejl tal-koeżjoni u tal-kinetika tal-ippakkjar huma adattati għall-intraċċar tal-kwalità tat-trab.
Trabijiet li huma faċli biex jiġu applikati se juru indiċi ta 'koeżjoni baxxa, filwaqt li trabijiet b'dinamika ta' mili veloċi se jipproduċu partijiet mekkaniċi b'porożità aktar baxxa meta mqabbla ma 'prodotti aktar diffiċli biex jimlew.
Wara diversi xhur ta 'ħażna fil-laboratorju tagħna, ġew magħżula tliet trab tal-liga tal-aluminju b'distribuzzjonijiet ta' daqs ta 'partiċelli differenti (AlSi10Mg) u kampjun wieħed tal-istainless steel 316L, hawnhekk imsejħa kampjuni A, B u C. Il-proprjetajiet tal-kampjuni jistgħu jvarjaw minn manifatturi oħra.Id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-kampjun kienet imkejla b'analiżi tad-diffrazzjoni bil-lejżer/ISO 13320.
Minħabba li jikkontrollaw il-parametri tal-magna, il-proprjetajiet tat-trab għandhom jitqiesu l-ewwel, u jekk trabijiet mhux imdewweb jitqiesu kkontaminati u mhux riċiklabbli, allura l-manifattura addittiva mhix ekonomika daqs kemm wieħed jista 'jittama.Għalhekk, se jiġu investigati tliet parametri: fluss tat-trab, dinamika tal-ippakkjar u elettrostatika.
It-tixrid huwa relatat mal-uniformità u l-"intoppi" tas-saff tat-trab wara l-operazzjoni tal-kisi mill-ġdid.Dan huwa importanti ħafna peress li l-uċuħ lixxi huma aktar faċli biex jiġu stampati u jistgħu jiġu eżaminati bl-għodda GranuDrum b'kejl ta 'indiċi ta' adeżjoni.
Minħabba li l-pori huma punti dgħajfa f'materjal, jistgħu jwasslu għal xquq.Id-dinamika tal-mili hija t-tieni parametru ewlieni peress li t-trabijiet tal-mili veloċi jipprovdu porożità baxxa.Din l-imġieba titkejjel b'GranuPack b'valur ta' n1/2.
Il-preżenza ta 'karigi elettriċi fit-trab toħloq forzi koeżivi li jwasslu għall-formazzjoni ta' agglomerati.GranuCharge ikejjel il-kapaċità tat-trab li jiġġenera ċarġ elettrostatiku meta jkun f'kuntatt ma 'materjali magħżula waqt il-fluss.
Matul l-ipproċessar, GranuCharge jista 'jbassar id-deterjorazzjoni tal-fluss, pereżempju, meta tifforma saff f'AM.Għalhekk, il-kejl miksub huwa sensittiv ħafna għall-istat tal-wiċċ tal-qamħ (ossidazzjoni, kontaminazzjoni u ħruxija).It-tixjiħ tat-trab irkuprat jista 'mbagħad jiġi kkwantifikat b'mod preċiż (± 0.5 nC).
Il-GranuDrum huwa metodu ta 'kejl tal-fluss tat-trab ipprogrammat ibbażat fuq il-prinċipju tat-tanbur li jdur.Nofs il-kampjun tat-trab jinsab f'ċilindru orizzontali b'ħitan tal-ġenb trasparenti.It-tanbur idur madwar l-assi tiegħu b'veloċità angolari ta '2 sa 60 rpm, u l-kamera CCD tieħu stampi (minn 30 sa 100 immaġini f'intervalli ta' sekonda).L-interface arja/trab hija identifikata fuq kull immaġini bl-użu ta 'algoritmu ta' skoperta tat-tarf.
Ikkalkula l-pożizzjoni medja tal-interface u l-oxxillazzjonijiet madwar din il-pożizzjoni medja.Għal kull veloċità ta 'rotazzjoni, l-angolu tal-fluss (jew "angolu dinamiku ta' serħan") αf huwa kkalkulat mill-pożizzjoni medja ta 'l-interface, u l-fattur ta' koeżjoni dinamika σf assoċjat mat-twaħħil intergrain huwa analizzat mill-varjazzjonijiet ta 'l-interface.
L-angolu tal-fluss huwa affettwat minn numru ta 'parametri: frizzjoni, forma u koeżjoni bejn partiċelli (van der Waals, forzi elettrostatiċi u kapillari).Trabijiet koeżivi jirriżultaw fi fluss intermittenti, filwaqt li trabijiet mhux viskużi jirriżultaw fi fluss regolari.Valuri baxxi tal-angolu tal-fluss αf jikkorrispondu għal fluss tajjeb.Indiċi ta 'adeżjoni dinamiku qrib iż-żero jikkorrispondi għal trab mhux koeżiv, sabiex l-adeżjoni tat-trab tiżdied, l-indiċi ta' adeżjoni jiżdied kif xieraq.
GranuDrum jippermettilek tkejjel l-ewwel angolu tal-valanga u l-arjazzjoni tat-trab matul il-fluss, kif ukoll tkejjel l-indiċi ta 'adeżjoni σf u l-angolu tal-fluss αf skont il-veloċità tar-rotazzjoni.
Il-kejl tad-densità tal-massa, tad-densità tat-tapping u tal-proporzjon Hausner tal-GranuPack (magħrufa wkoll bħala "testijiet tat-tapping") huma ideali għall-karatterizzazzjoni tat-trab minħabba l-faċilità u l-veloċità tal-kejl tagħhom.Id-densità tat-trab u l-abbiltà li tiżdied id-densità tiegħu huma parametri importanti matul il-ħażna, it-trasport, l-agglomerazzjoni, eċċ. Il-proċeduri rrakkomandati huma deskritti fil-Farmakopea.
Dan it-test sempliċi għandu tliet żvantaġġi ewlenin.Il-kejl jiddependi fuq l-operatur, u l-metodu tal-mili jaffettwa l-volum inizjali tat-trab.Il-kejl tal-volum totali jista 'jwassal għal żbalji serji fir-riżultati.Minħabba s-sempliċità tal-esperiment, aħna ma qisniex id-dinamika tal-kompattazzjoni bejn il-kejl inizjali u finali.
L-imġieba tat-trab mitmugħ fl-iżbokk kontinwu ġiet analizzata bl-użu ta 'tagħmir awtomatizzat.Kejjel b'mod preċiż il-koeffiċjent Hausner Hr, id-densità inizjali ρ(0) u d-densità finali ρ(n) wara n klikks.
In-numru ta 'viti huwa ġeneralment iffissat għal n=500.Il-GranuPack huwa kejl tad-densità tat-tapping awtomatizzat u avvanzat ibbażat fuq riċerka dinamika reċenti.
Jistgħu jintużaw indiċijiet oħra, iżda mhumiex ipprovduti hawn.It-trab jitqiegħed f'tubu tal-metall permezz ta 'proċess ta' inizjalizzazzjoni awtomatizzat rigoruż.L-estrapolazzjoni tal-parametru dinamiku n1/2 u d-densità massima ρ(∞) tneħħew mill-kurva tal-kompattazzjoni.
Ċilindru vojt ħafif ipoġġi fuq is-sodda tat-trab biex iżomm il-livell tal-interface tat-trab/arja waqt il-kompattazzjoni.It-tubu li fih il-kampjun tat-trab jitla 'għal għoli fiss ΔZ u jaqa' liberament f'għoli normalment iffissat f'ΔZ = 1 mm jew ΔZ = 3 mm, li jitkejjel awtomatikament wara kull mess.Ikkalkula l-volum V tal-munzell mill-għoli.
Id-densità hija l-proporzjon tal-massa m mal-volum tas-saff tat-trab V. Il-massa tat-trab m hija magħrufa, id-densità ρ tiġi applikata wara kull impatt.
Il-koeffiċjent Hausner Hr huwa relatat mal-fattur ta' kompattazzjoni u huwa analizzat bl-ekwazzjoni Hr = ρ(500) / ρ(0), fejn ρ(0) hija d-densità tal-massa inizjali u ρ(500) hija l-fluss ikkalkulat wara 500 ċiklu.Vit tad-densità.Meta tuża l-metodu GranuPack, ir-riżultati huma riproduċibbli bl-użu ta 'ammont żgħir ta' trab (ġeneralment 35 ml).
Il-proprjetajiet tat-trab u l-proprjetajiet tal-materjal li minnu huwa magħmul l-apparat huma parametri ewlenin.Matul il-fluss, piżijiet elettrostatiċi huma ġġenerati ġewwa t-trab minħabba l-effett triboelettriku, li huwa l-iskambju ta ' ħlasijiet meta żewġ solidi jiġu f'kuntatt.
Meta t-trab jiċċirkola ġewwa l-apparat, iseħħ effett triboelettriku fil-kuntatt bejn il-partiċelli u fil-kuntatt bejn il-partiċelli u l-apparat.
Mal-kuntatt mal-materjal magħżul, il-GranuCharge awtomatikament ikejjel l-ammont ta 'ċarġ elettrostatiku ġġenerat ġewwa t-trab matul il-fluss.Il-kampjun tat-trab jiċċirkola ġewwa t-tubu V li jivvibra u jaqa 'f'tazza Faraday imqabbda ma' elettrometru li jkejjel il-ħlas miksub hekk kif it-trab jiċċaqlaq ġewwa t-tubu V.Għal riżultati riproduċibbli, uża apparat li jdur jew li jivvibra biex tmigħ it-tubi V ta' spiss.
L-effett triboelettriku jikkawża oġġett wieħed biex jikseb elettroni fuq il-wiċċ tiegħu u b'hekk isir iċċarġjat b'mod negattiv, filwaqt li oġġett ieħor jitlef l-elettroni u b'hekk isir iċċarġjat b'mod pożittiv.Xi materjali jiksbu elettroni aktar faċilment minn oħrajn, u bl-istess mod, materjali oħra jitilfu l-elettroni aktar faċilment.
Liema materjal isir negattiv u liema jsir pożittiv jiddependi fuq il-propensità relattiva tal-materjali involuti biex jiksbu jew jitilfu elettroni.Biex tirrappreżenta dawn ix-xejriet, ġiet żviluppata s-serje triboelettrika murija fit-Tabella 1.Materjali b'xejra ta 'ċarġ pożittiv u oħrajn b'xejra ta' ħlas negattiv huma elenkati, u metodi materjali li ma juru l-ebda tendenza ta 'mġieba huma elenkati fin-nofs tat-tabella.
Min-naħa l-oħra, it-tabella tipprovdi biss informazzjoni dwar ix-xejriet fl-imġiba tal-iċċarġjar tal-materjali, għalhekk GranuCharge inħoloq biex jipprovdi valuri numeriċi preċiżi għall-imġiba tal-iċċarġjar tat-trab.
Twettqu diversi esperimenti biex tiġi analizzata d-dekompożizzjoni termali.Il-kampjuni tqiegħdu f'200 ° C għal siegħa sa sagħtejn.It-trab imbagħad jiġi analizzat immedjatament b'GranuDrum (isem sħun).It-trab imbagħad tpoġġa f'kontenitur sakemm laħaq it-temperatura ambjentali u mbagħad ġie analizzat bl-użu ta 'GranuDrum, GranuPack u GranuCharge (jiġifieri "kiesaħ").
Kampjuni mhux ipproċessati ġew analizzati bl-użu ta' GranuPack, GranuDrum u GranuCharge fl-istess umdità/temperatura tal-kamra (jiġifieri 35.0 ± 1.5% RH u 21.0 ± 1.0 °C temperatura).
L-indiċi ta 'koeżjoni jikkalkula l-flussabbiltà tat-trab u jikkorrelata ma' bidliet fil-pożizzjoni tal-interface (trab/arja), li hija biss tliet forzi ta 'kuntatt (van der Waals, forzi kapillari u elettrostatiċi).Qabel l-esperiment, ġew irreġistrati l-umdità relattiva tal-arja (RH, %) u t-temperatura (°C).Imbagħad it-trab ġie mferra fit-tanbur, u l-esperiment beda.
Aħna kkonkludejna li dawn il-prodotti mhumiex suxxettibbli għall-agglomerazzjoni meta nqisu l-parametri tixotropiċi.Interessanti, l-istress termali biddel l-imġieba reoloġika tat-trab tal-kampjuni A u B minn shear thickening għal shear thinning.Min-naħa l-oħra, il-Kampjuni C u SS 316L ma ġewx affettwati mit-temperatura u wrew biss shear thickening.Kull trab kellu tixrid aħjar (jiġifieri indiċi ta 'koeżjoni aktar baxx) wara t-tisħin u t-tkessiħ.
L-effett tat-temperatura jiddependi wkoll fuq iż-żona speċifika tal-partiċelli.Aktar ma tkun għolja l-konduttività termali tal-materjal, iktar ikun kbir l-effett fuq it-temperatura (jiġifieri ???225°?=250?.?-1.?-1) u ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Iktar ma tkun żgħira l-partiċella, akbar ikun l-effett tat-temperatura.Trabijiet tal-liga tal-aluminju huma eċċellenti għal applikazzjonijiet ta 'temperatura għolja minħabba l-firxa akbar tagħhom, u anke kampjuni mkessħa jiksbu fluss aħjar mit-trabijiet oriġinali.
Għal kull esperiment GranuPack, il-massa tat-trab ġiet irreġistrata qabel kull esperiment, u l-kampjun intlaqat 500 darba bi frekwenza ta 'impatt ta' 1 Hz b'waqgħa ħielsa ta '1 mm fiċ-ċellula tal-kejl (enerġija tal-impatt ∝).Il-kampjun jitqassam fiċ-ċellula tal-kejl skond l-istruzzjonijiet tas-softwer indipendenti mill-utent.Imbagħad il-kejl ġie ripetut darbtejn biex tiġi vvalutata r-riproduċibbiltà u investigat il-medja u d-devjazzjoni standard.
Wara li titlesta l-analiżi GranuPack, id-densità tal-massa inizjali (ρ(0)), id-densità tal-massa finali (f’viti multipli, n = 500, jiġifieri ρ(500)), il-proporzjon Hausner/indiċi Carr (Hr/Cr) u żewġ parametri ta’ reġistrazzjoni (n1/2 u τ) relatati mal-kinetika tal-kompattazzjoni.Id-densità ottimali ρ(∞) hija murija wkoll (ara l-Appendiċi 1).It-tabella hawn taħt tirristruttura d-dejta sperimentali.
Il-Figuri 6 u 7 juru l-kurva tal-kompattazzjoni ġenerali (densità tal-massa kontra n-numru ta 'impatti) u l-proporzjon tal-parametru n1/2/Hausner.Bars ta 'żball ikkalkulati bl-użu tal-medja huma murija fuq kull kurva, u devjazzjonijiet standard ġew ikkalkulati permezz ta' ttestjar ta 'ripetibbiltà.
Il-prodott tal-istainless steel 316L kien l-itqal prodott (ρ(0) = 4.554 g/mL).F'termini ta 'densità ta' tapping, SS 316L jibqa' l-itqal trab (ρ(n) = 5.044 g/mL), segwit minn Kampjun A (ρ(n) = 1.668 g/mL), segwit minn Kampjun B (ρ(n) = 1.668 g/ml)./ml) (n) = 1.645 g/ml).Il-kampjun C kien l-aktar baxx (ρ(n) = 1.581 g/mL).Skont id-densità tal-massa tat-trab inizjali, naraw li l-kampjun A huwa l-eħfef, u meta wieħed iqis l-iżbalji (1.380 g / ml), il-kampjuni B u C għandhom bejn wieħed u ieħor l-istess valur.
Hekk kif it-trab jissaħħan, il-proporzjon Hausner tiegħu jonqos, u dan iseħħ biss b'kampjuni B, C, u SS 316L.Għall-kampjun A, ma kienx possibbli li jsir minħabba d-daqs tal-vireg tal-iżball.Għal n1/2, is-sottolinjar tat-tendenza parametrika hija aktar kumplessa.Għall-kampjun A u SS 316L, il-valur ta 'n1/2 naqas wara 2 h f'200 ° C, filwaqt li għal trabijiet B u C żdied wara t-tagħbija termali.
Ġie użat alimentatriċi li jivvibra għal kull esperiment GranuCharge (ara Figura 8).Uża tubi tal-istainless steel 316L.Il-kejl ġie ripetut 3 darbiet biex tiġi vvalutata r-riproduċibilità.Il-piż tal-prodott użat għal kull kejl kien madwar 40 ml u l-ebda trab ma ġie rkuprat wara l-kejl.
Qabel l-esperiment, il-piż tat-trab (mp, g), l-umdità relattiva tal-arja (RH, %), u t-temperatura (°C) ġew irreġistrati.Fil-bidu tat-test, id-densità ta 'ċarġ tat-trab primarju (q0 f'µC/kg) ġiet imkejla billi tqiegħed it-trab f'tazza Faraday.Fl-aħħarnett, il-massa tat-trab ġiet iffissata u d-densità ta 'ċarġ finali (qf, µC/kg) u Δq (Δq = qf - q0) fl-aħħar tal-esperiment ġew ikkalkulati.
Id-dejta mhux ipproċessata tal-GranuCharge tidher fit-Tabella 2 u l-Figura 9 (σ hija d-devjazzjoni standard ikkalkulata mir-riżultati tat-test tar-riproduċibbiltà), u r-riżultati jintwerew bħala istogramma (q0 u Δq biss huma murija).SS 316L għandu l-inqas ħlas inizjali;dan jista 'jkun minħabba l-fatt li dan il-prodott għandu l-ogħla PSD.Meta niġu għat-tagħbija inizjali tat-trab tal-liga tal-aluminju primarju, ma jistgħu jinġibdu l-ebda konklużjonijiet minħabba d-daqs tal-iżbalji.
Wara kuntatt ma 'pajp ta' l-istainless steel 316L, il-kampjun A rċieva l-inqas ammont ta 'ċarġ, filwaqt li trabijiet B u C wrew xejra simili, jekk it-trab SS 316L kien jingħorok kontra SS 316L, instabet densità ta' ċarġ qrib 0 (ara serje triboelettrika) .Il-prodott B għadu aktar iċċarġjat minn A. Għall-kampjun C, ix-xejra tkompli (ċarġ inizjali pożittiv u ċarġ finali wara t-tnixxija), iżda n-numru ta 'charges jiżdied wara degradazzjoni termali.
Wara 2 sigħat ta 'stress termali f'200 °C, l-imġieba tat-trab issir interessanti ħafna.Fil-kampjuni A u B, il-ħlas inizjali naqas u l-ħlas finali mxiet minn negattiv għal pożittiv.It-trab SS 316L kellu l-ogħla ħlas inizjali u l-bidla fid-densità tal-ħlas tiegħu saret pożittiva iżda baqgħet baxxa (jiġifieri 0.033 nC/g).
Aħna investigajna l-effett tad-degradazzjoni termali fuq l-imġieba magħquda ta 'liga ta' l-aluminju (AlSi10Mg) u trabijiet ta 'l-istainless steel 316L, filwaqt li t-trabijiet oriġinali ġew analizzati wara sagħtejn f'200 ° C fl-arja.
L-użu ta 'trabijiet f'temperaturi elevati jista' jtejjeb il-fluss tal-prodott, effett li jidher li huwa aktar importanti għal trabijiet b'erja speċifika għolja u materjali b'konduttività termali għolja.GranuDrum intuża biex jevalwa l-fluss, GranuPack intuża għal analiżi dinamika tal-ippakkjar, u GranuCharge intuża biex janalizza t-triboelectricity ta 'trab f'kuntatt mal-pajp tal-istainless steel 316L.
Dawn ir-riżultati ġew determinati bl-użu ta 'GranuPack, li wera titjib fil-koeffiċjent Hausner għal kull trab (bl-eċċezzjoni tal-kampjun A, minħabba d-daqs tal-iżbalji) wara l-proċess tal-istress termali.Ma nstabet l-ebda tendenza ċara għall-parametru tal-ippakkjar (n1/2) peress li xi prodotti wrew żieda fil-veloċità tal-ippakkjar filwaqt li oħrajn kellhom effett kontrastanti (eż. Kampjuni B u Ċ).