Ne përdorim cookies për të përmirësuar përvojën tuaj.Duke vazhduar të shfletoni këtë faqe, ju pranoni përdorimin tonë të cookies.Informacion shtese.
Prodhimi shtesë (AM) përfshin krijimin e objekteve 3D, një shtresë ultra e hollë në të njëjtën kohë, duke e bërë atë më të shtrenjtë se përpunimi tradicional.Megjithatë, vetëm një pjesë e vogël e pluhurit ngjitet me komponentin gjatë procesit të montimit.Pjesa tjetër nuk shkrihet, kështu që ato mund të ripërdoren.Në të kundërt, nëse objekti krijohet në mënyrën klasike, zakonisht kërkon bluarje dhe përpunim për të hequr materialin.
Karakteristikat e pluhurit përcaktojnë parametrat e makinës dhe duhet të merren parasysh në radhë të parë.Kostoja e AM nuk do të ishte ekonomike duke qenë se pluhuri i pashkrirë është i kontaminuar dhe jo i riciklueshëm.Degradimi i pluhurit rezulton në dy fenomene: modifikim kimik të produktit dhe ndryshime në vetitë mekanike si morfologjia dhe shpërndarja e madhësisë së grimcave.
Në rastin e parë, detyra kryesore është krijimi i strukturave të ngurta që përmbajnë lidhje të pastra, kështu që duhet të shmangim ndotjen e pluhurit, për shembull, me okside ose nitride.Në fenomenin e fundit, këto parametra shoqërohen me rrjedhshmëri dhe përhapje.Prandaj, çdo ndryshim në vetitë e pluhurit mund të çojë në një shpërndarje jo uniforme të produktit.
Të dhënat nga publikimet e fundit tregojnë se matësit e rrjedhës klasike nuk mund të ofrojnë informacion adekuat për shpërndarjen e pluhurit në AM bazuar në shtratin e pluhurit.Për sa i përket karakterizimit të lëndës së parë (ose pluhurit), ekzistojnë disa metoda matëse përkatëse në treg që mund të plotësojnë këtë kërkesë.Gjendja e stresit dhe fusha e rrjedhjes së pluhurit duhet të jenë të njëjta në konfigurimin e matjes dhe në proces.Prania e ngarkesave kompresive është e papajtueshme me rrjedhën e lirë të sipërfaqes së përdorur në pajisjet IM në testuesit e prerjes dhe reometrat klasikë.
GranuTools ka zhvilluar një rrjedhë pune për karakterizimin e pluhurit AM.Qëllimi ynë kryesor është të pajisim çdo gjeometri me një mjet të saktë simulimi të procesit dhe kjo rrjedhë pune përdoret për të kuptuar dhe gjurmuar evolucionin e cilësisë së pluhurit në procese të ndryshme printimi.Disa lidhje standarde të aluminit (AlSi10Mg) u zgjodhën për kohëzgjatje të ndryshme në ngarkesa të ndryshme termike (nga 100 në 200 °C).
Degradimi termik mund të kontrollohet duke analizuar aftësinë e pluhurit për të grumbulluar një ngarkesë elektrike.Pluhurat u analizuan për rrjedhshmërinë (instrumenti GranuDrum), kinetikën e paketimit (instrumenti GranuPack) dhe sjelljen elektrostatike (instrumenti GranuCharge).Matjet e kohezionit dhe kinetikës së paketimit janë të përshtatshme për gjurmimin e cilësisë së pluhurit.
Pluhurat që aplikohen lehtë do të tregojnë indekse kohezioni të ulët, ndërsa pluhurat me dinamikë mbushjeje të shpejtë do të prodhojnë pjesë mekanike me porozitet më të ulët në krahasim me produktet më të vështira për t'u mbushur.
Pas disa muajsh ruajtje në laboratorin tonë, u zgjodhën tre pluhura të aliazhit të aluminit me shpërndarje të ndryshme të madhësisë së grimcave (AlSi10Mg) dhe një kampion çelik inox 316L, të referuara këtu si mostrat A, B dhe C. Vetitë e mostrave mund të ndryshojnë nga prodhuesit e tjerë.Shpërndarja e madhësisë së grimcave të mostrës u mat me analizën e difraksionit lazer/ISO 13320.
Për shkak se ato kontrollojnë parametrat e makinës, vetitë e pluhurit duhet të merren parasysh së pari, dhe nëse pluhurat e pashkrirë konsiderohen të kontaminuara dhe të pa riciklueshme, atëherë prodhimi i aditivëve nuk është aq ekonomik sa mund të shpresohet.Prandaj, do të hetohen tre parametra: rrjedha e pluhurit, dinamika e paketimit dhe elektrostatika.
Përhapja lidhet me uniformitetin dhe "butësinë" e shtresës pluhur pas operacionit të rilyerjes.Kjo është shumë e rëndësishme pasi sipërfaqet e lëmuara printohen më lehtë dhe mund të ekzaminohen me mjetin GranuDrum me matje të indeksit të ngjitjes.
Për shkak se poret janë pika të dobëta në një material, ato mund të çojnë në çarje.Dinamika e mbushjes është parametri i dytë kryesor pasi pluhurat me mbushje të shpejtë ofrojnë porozitet të ulët.Kjo sjellje matet me GranuPack me një vlerë n1/2.
Prania e ngarkesave elektrike në pluhur krijon forca kohezive që çojnë në formimin e aglomerateve.GranuCharge mat aftësinë e pluhurave për të gjeneruar një ngarkesë elektrostatike kur janë në kontakt me materialet e zgjedhura gjatë rrjedhjes.
Gjatë përpunimit, GranuCharge mund të parashikojë përkeqësimin e rrjedhës, për shembull, kur formohet një shtresë në AM.Kështu, matjet e marra janë shumë të ndjeshme ndaj gjendjes së sipërfaqes së kokrrizave (oksidimi, kontaminimi dhe vrazhdësia).Plakja e pluhurit të rikuperuar më pas mund të matet me saktësi (±0,5 nC).
GranuDrum është një metodë e programuar e matjes së rrjedhës së pluhurit e bazuar në parimin e kazanit rrotullues.Gjysma e kampionit të pluhurit gjendet në një cilindër horizontal me mure anësore transparente.Tamburi rrotullohet rreth boshtit të tij me një shpejtësi këndore prej 2 deri në 60 rpm, dhe kamera CCD bën fotografi (nga 30 në 100 imazhe në intervale 1 sekondë).Ndërfaqja ajër/pluhur identifikohet në çdo imazh duke përdorur një algoritëm të zbulimit të skajeve.
Llogaritni pozicionin mesatar të ndërfaqes dhe lëkundjet rreth këtij pozicioni mesatar.Për çdo shpejtësi rrotullimi, këndi i rrjedhës (ose "këndi dinamik i prehjes") αf llogaritet nga pozicioni mesatar i ndërfaqes dhe faktori i kohezionit dinamik σf i lidhur me lidhjen e ndërthurjes analizohet nga luhatjet e ndërfaqes.
Këndi i rrjedhjes ndikohet nga një sërë parametrash: fërkimi, forma dhe kohezioni midis grimcave (van der Waals, forcat elektrostatike dhe kapilare).Pluhurat kohezive rezultojnë në rrjedhje të ndërprerë, ndërsa pluhurat jo viskoze rezultojnë në rrjedhje të rregullt.Vlerat e ulëta të këndit të rrjedhës αf korrespondojnë me rrjedhën e mirë.Një indeks dinamik ngjitjeje afër zeros korrespondon me një pluhur jo koheziv, kështu që me rritjen e ngjitjes së pluhurit, indeksi i ngjitjes rritet në përputhje me rrethanat.
GranuDrum ju lejon të matni këndin e parë të ortekut dhe ajrimin e pluhurit gjatë rrjedhës, si dhe të matni indeksin e ngjitjes σf dhe këndin e rrjedhës αf në varësi të shpejtësisë së rrotullimit.
Dendësia e madhe e GranuPack, dendësia e trokitjes dhe matjet e raportit Hausner (të njohura gjithashtu si "teste përgjimi") janë ideale për karakterizimin e pluhurit për shkak të lehtësisë dhe shpejtësisë së matjes.Dendësia e pluhurit dhe aftësia për të rritur densitetin e tij janë parametra të rëndësishëm gjatë ruajtjes, transportit, grumbullimit, etj. Procedurat e rekomanduara janë të përshkruara në Farmakope.
Ky test i thjeshtë ka tre të meta kryesore.Matja varet nga operatori, dhe mënyra e mbushjes ndikon në vëllimin fillestar të pluhurit.Matja e vëllimit total mund të çojë në gabime serioze në rezultate.Për shkak të thjeshtësisë së eksperimentit, ne nuk morëm parasysh dinamikën e ngjeshjes midis matjeve fillestare dhe përfundimtare.
Sjellja e pluhurit të futur në prizën e vazhdueshme u analizua duke përdorur pajisje të automatizuara.Matni me saktësi koeficientin Hausner Hr, densitetin fillestar ρ(0) dhe densitetin përfundimtar ρ(n) pas n klikimeve.
Numri i çezmave zakonisht fiksohet në n=500.GranuPack është një matje e automatizuar dhe e avancuar e densitetit të prekjes bazuar në kërkimet dinamike të fundit.
Mund të përdoren indekse të tjera, por ato nuk janë dhënë këtu.Pluhuri vendoset në një tub metalik përmes një procesi rigoroz të inicializimit të automatizuar.Ekstrapolimi i parametrit dinamik n1/2 dhe densitetit maksimal ρ(∞) është hequr nga kurba e ngjeshjes.
Një cilindër i zbrazët i lehtë vendoset në majë të shtratit të pluhurit për të mbajtur nivelin e ndërfaqes pluhur/ajër gjatë ngjeshjes.Tubi që përmban kampionin e pluhurit ngrihet në një lartësi fikse ΔZ dhe bie lirshëm në një lartësi të fiksuar zakonisht në ΔZ = 1 mm ose ΔZ = 3 mm, e cila matet automatikisht pas çdo prekjeje.Llogaritni vëllimin V të grumbullit nga lartësia.
Dendësia është raporti i masës m me vëllimin e shtresës pluhur V. Masa e pluhurit m dihet, dendësia ρ aplikohet pas çdo goditjeje.
Koeficienti Hausner Hr lidhet me faktorin e ngjeshjes dhe analizohet nga ekuacioni Hr = ρ(500) / ρ(0), ku ρ(0) është densiteti fillestar i masës dhe ρ(500) është rrjedha e llogaritur pas 500 cikleve.Trokitje e dendësisë.Kur përdorni metodën GranuPack, rezultatet janë të riprodhueshme duke përdorur një sasi të vogël pluhuri (zakonisht 35 ml).
Vetitë e pluhurit dhe vetitë e materialit nga i cili është bërë pajisja janë parametrat kryesorë.Gjatë rrjedhës, ngarkesat elektrostatike gjenerohen brenda pluhurit për shkak të efektit triboelektrik, i cili është shkëmbimi i ngarkesave kur dy trupa të ngurtë vijnë në kontakt.
Kur pluhuri rrjedh brenda pajisjes, një efekt triboelektrik ndodh në kontaktin midis grimcave dhe në kontaktin midis grimcave dhe pajisjes.
Pas kontaktit me materialin e zgjedhur, GranuCharge mat automatikisht sasinë e ngarkesës elektrostatike të krijuar brenda pluhurit gjatë rrjedhjes.Mostra e pluhurit rrjedh brenda tubit V vibrues dhe bie në një filxhan Faraday të lidhur me një elektrometër që mat ngarkesën e fituar ndërsa pluhuri lëviz brenda tubit V.Për rezultate të riprodhueshme, përdorni një pajisje rrotulluese ose vibruese për të ushqyer shpesh tubat V.
Efekti triboelektrik bën që një objekt të fitojë elektrone në sipërfaqen e tij dhe kështu të ngarkohet negativisht, ndërsa një objekt tjetër humbet elektrone dhe kështu ngarkohet pozitivisht.Disa materiale fitojnë elektrone më lehtë se të tjerët, dhe në mënyrë të ngjashme, materiale të tjera humbasin elektrone më lehtë.
Cili material bëhet negativ dhe cili pozitiv varet nga prirja relative e materialeve të përfshira për të fituar ose humbur elektrone.Për të përfaqësuar këto tendenca, u zhvillua seria triboelektrike e paraqitur në Tabelën 1.Materialet me tendencë të ngarkesës pozitive dhe të tjerët me tendencë të ngarkesës negative janë renditur dhe metodat e materialit që nuk tregojnë ndonjë prirje të sjelljes janë renditur në mes të tabelës.
Nga ana tjetër, tabela jep vetëm informacione mbi tendencat në sjelljen e ngarkimit të materialeve, kështu që GranuCharge u krijua për të ofruar vlera të sakta numerike për sjelljen e karikimit të pluhurave.
Janë kryer disa eksperimente për të analizuar dekompozimin termik.Mostrat u vendosën në 200°C për një deri në dy orë.Pluhuri më pas analizohet menjëherë me GranuDrum (emri i nxehtë).Pluhuri u vendos më pas në një enë derisa të arrinte temperaturën e ambientit dhe më pas u analizua duke përdorur GranuDrum, GranuPack dhe GranuCharge (dmth "të ftohtë").
Mostrat e papërpunuara u analizuan duke përdorur GranuPack, GranuDrum dhe GranuCharge në të njëjtën lagështi/temperaturë të dhomës (dmth. 35,0 ± 1,5% RH dhe 21,0 ± 1,0 °C temperaturë).
Indeksi i kohezionit llogarit rrjedhshmërinë e pluhurave dhe lidhet me ndryshimet në pozicionin e ndërfaqes (pluhur/ajër), që është vetëm tre forca kontakti (van der Waals, forcat kapilare dhe elektrostatike).Para eksperimentit, u regjistruan lagështia relative e ajrit (RH, %) dhe temperatura (°C).Pastaj pluhuri u derdh në daulle dhe eksperimenti filloi.
Ne arritëm në përfundimin se këto produkte nuk janë të ndjeshme ndaj grumbullimit kur merren parasysh parametrat tiksotropikë.Interesante, stresi termik ndryshoi sjelljen reologjike të pluhurave të mostrave A dhe B nga trashja e prerjes në rrallimin me prerje.Nga ana tjetër, mostrat C dhe SS 316L nuk u prekën nga temperatura dhe treguan vetëm trashje në prerje.Çdo pluhur kishte përhapje më të mirë (dmth. indeks më të ulët kohezioni) pas ngrohjes dhe ftohjes.
Efekti i temperaturës varet gjithashtu nga zona specifike e grimcave.Sa më e lartë të jetë përçueshmëria termike e materialit, aq më i madh është efekti në temperaturë (dmth ???225°?=250?.?-1.?-1) dhe ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Sa më e vogël të jetë grimca, aq më i madh është efekti i temperaturës.Pluhurat e aliazhit të aluminit janë të shkëlqyeshëm për aplikime në temperatura të larta për shkak të përhapjes së tyre të shtuar, madje edhe ekzemplarët e ftohur arrijnë rrjedhshmëri më të mirë se pluhurat origjinale.
Për çdo eksperiment GranuPack, masa e pluhurit u regjistrua para çdo eksperimenti dhe kampioni u godit 500 herë me një frekuencë ndikimi prej 1 Hz me një rënie të lirë prej 1 mm në qelizën matëse (energjia e ndikimit ∝).Mostra shpërndahet në qelizën matëse sipas udhëzimeve të softuerit të pavarur nga përdoruesi.Më pas matjet u përsëritën dy herë për të vlerësuar riprodhueshmërinë dhe hetuan mesataren dhe devijimin standard.
Pas përfundimit të analizës GranuPack, densiteti fillestar (ρ(0)), dendësia përfundimtare e masës (në trokitje të shumta, n = 500, d.m.th. ρ(500)), raporti Hausner/indeksi Carr (Hr/Cr) dhe dy parametra të regjistrimit (n1/2 dhe τ) që lidhen me kinetikën e ngjeshjes.Dendësia optimale ρ(∞) është paraqitur gjithashtu (shih Shtojcën 1).Tabela e mëposhtme ristrukturon të dhënat eksperimentale.
Figura 6 dhe 7 tregojnë lakoren e përgjithshme të ngjeshjes (dendësia e madhe kundrejt numrit të ndikimeve) dhe raporti i parametrit n1/2/Hausner.Shiritat e gabimit të llogaritur duke përdorur mesataren shfaqen në secilën kurbë dhe devijimet standarde u llogaritën nga testimi i përsëritshmërisë.
Produkti çelik inox 316L ishte produkti më i rëndë (ρ(0) = 4,554 g/mL).Për sa i përket densitetit të prerjes, SS 316L mbetet pluhuri më i rëndë (ρ(n) = 5,044 g/mL), i ndjekur nga kampioni A (ρ(n) = 1,668 g/mL), i ndjekur nga kampioni B (ρ(n) = 1,668 g/ml)./ml) (n) = 1,645 g/ml).Mostra C ishte më e ulëta (ρ(n) = 1,581 g/mL).Sipas densitetit të masës së pluhurit fillestar, shohim se kampioni A është më i lehtë dhe duke marrë parasysh gabimet (1.380 g / ml), mostrat B dhe C kanë afërsisht të njëjtën vlerë.
Ndërsa pluhuri nxehet, raporti i tij Hausner zvogëlohet dhe kjo ndodh vetëm me mostrat B, C dhe SS 316L.Për mostrën A, nuk ishte e mundur të realizohej për shkak të madhësisë së shiritave të gabimit.Për n1/2, nënvizimi i tendencës parametrike është më kompleks.Për kampionin A dhe SS 316L, vlera e n1/2 u ul pas 2 orësh në 200°C, ndërsa për pluhurat B dhe C u rrit pas ngarkimit termik.
Një ushqyes vibrues u përdor për çdo eksperiment GranuCharge (shih Figurën 8).Përdorni tub çeliku inox 316L.Matjet u përsëritën 3 herë për të vlerësuar riprodhueshmërinë.Pesha e produktit të përdorur për çdo matje ishte afërsisht 40 ml dhe asnjë pluhur nuk u gjet pas matjes.
Para eksperimentit, u regjistruan pesha e pluhurit (mp, g), lagështia relative e ajrit (RH, %) dhe temperatura (°C).Në fillim të testit, dendësia e ngarkesës së pluhurit primar (q0 në µC/kg) u mat duke e vendosur pluhurin në një filxhan Faraday.Më në fund, masa e pluhurit u fiksua dhe u llogarit densiteti përfundimtar i ngarkesës (qf, μC/kg) dhe Δq (Δq = qf – q0) në fund të eksperimentit.
Të dhënat e papërpunuara të GranuCharge tregohen në Tabelën 2 dhe Figurën 9 (σ është devijimi standard i llogaritur nga rezultatet e testit të riprodhueshmërisë), dhe rezultatet tregohen si një histogram (vetëm q0 dhe Δq tregohen).SS 316L ka ngarkesën fillestare më të ulët;kjo mund të jetë për shkak të faktit se ky produkt ka PSD-në më të lartë.Kur bëhet fjalë për ngarkimin fillestar të pluhurit primar të aliazhit të aluminit, nuk mund të nxirren përfundime për shkak të madhësisë së gabimeve.
Pas kontaktit me një tub çelik inox 316L, kampioni A mori sasinë më të vogël të ngarkesës, ndërsa pluhurat B dhe C treguan një prirje të ngjashme, nëse pluhuri SS 316L fërkohej me SS 316L, u gjet një densitet ngarkese afër 0 (shih serinë triboelektrike).Produkti B është akoma më i ngarkuar se A. Për mostrën C, tendenca vazhdon (ngarkesa fillestare pozitive dhe ngarkesa përfundimtare pas rrjedhjes), por numri i ngarkesave rritet pas degradimit termik.
Pas 2 orësh stresi termik në 200 °C, sjellja e pluhurit bëhet shumë interesante.Në mostrat A dhe B, ngarkesa fillestare u ul dhe ngarkesa përfundimtare u zhvendos nga negative në pozitive.Pluhuri SS 316L kishte ngarkesën fillestare më të lartë dhe ndryshimi i densitetit të ngarkesës u bë pozitiv, por mbeti i ulët (dmth 0.033 nC/g).
Ne hetuam efektin e degradimit termik në sjelljen e kombinuar të aliazhit të aluminit (AlSi10Mg) dhe pluhurave të çelikut inox 316L, ndërsa pluhurat origjinale u analizuan pas 2 orësh në 200°C në ajër.
Përdorimi i pluhurave në temperatura të larta mund të përmirësojë rrjedhshmërinë e produktit, një efekt që duket të jetë më i rëndësishëm për pluhurat me sipërfaqe specifike të lartë dhe materialet me përçueshmëri të lartë termike.GranuDrum u përdor për të vlerësuar rrjedhën, GranuPack u përdor për analizën dinamike të paketimit dhe GranuCharge u përdor për të analizuar triboelektricitetin e pluhurit në kontakt me tubin inox 316L.
Këto rezultate u përcaktuan duke përdorur GranuPack, i cili tregoi një përmirësim në koeficientin Hausner për çdo pluhur (me përjashtim të kampionit A, për shkak të madhësisë së gabimeve) pas procesit të stresit termik.Nuk u gjet asnjë prirje e qartë për parametrin e paketimit (n1/2) pasi disa produkte treguan një rritje në shpejtësinë e paketimit ndërsa të tjerët patën një efekt të kundërt (p.sh. Mostrat B dhe C).