Користимо колачиће да побољшамо ваше искуство.Ако наставите да претражујете овај сајт, прихватате нашу употребу колачића.Додатне Информације.
Адитивна производња (АМ) укључује креирање 3Д објеката, једног по једног ултра танког слоја, што га чини скупљим од традиционалне обраде.Међутим, само мали део праха је заварен на компоненту током процеса склапања.Остатак се не спаја, тако да се може поново користити.Насупрот томе, ако је објекат креиран на класичан начин, обично захтева глодање и машинску обраду да би се уклонио материјал.
Својства праха одређују параметре машине и морају се узети у обзир на првом месту.Цена АМ не би била економична с обзиром да је неотопљени прах контаминиран и да се не може рециклирати.Разградња праха резултира двема појавама: хемијском модификацијом производа и променама механичких својстава као што су морфологија и дистрибуција величине честица.
У првом случају, главни задатак је стварање чврстих структура које садрже чисте легуре, тако да морамо избећи контаминацију праха, на пример, оксидима или нитридима.У последњем феномену, ови параметри су повезани са флуидношћу и распрострањеношћу.Стога, свака промена у својствима праха може довести до неуједначене дистрибуције производа.
Подаци из новијих публикација указују да класични протокомери не могу дати адекватне информације о расподели праха у АМ на основу слоја праха.Што се тиче карактеризације сировине (или праха), постоји неколико релевантних метода мерења на тржишту које могу да задовоље овај захтев.Стање напрезања и поље струјања праха морају бити исти у мерној поставци иу процесу.Присуство тлачних оптерећења је некомпатибилно са слободним површинским протоком који се користи у ИМ уређајима у тестерима смицања и класичним реометрима.
ГрануТоолс је развио ток рада за карактеризацију АМ праха.Наш главни циљ је да сваку геометрију опремимо прецизним алатом за симулацију процеса, а овај радни ток се користи за разумевање и праћење еволуције квалитета праха у различитим процесима штампања.Одабрано је неколико стандардних легура алуминијума (АлСи10Мг) за различита трајања при различитим термичким оптерећењима (од 100 до 200 °Ц).
Термичка деградација се може контролисати анализом способности праха да акумулира електрични набој.Прахови су анализирани на течност (ГрануДрум инструмент), кинетику паковања (ГрануПацк инструмент) и електростатичко понашање (ГрануЦхарге инструмент).Мерења кохезије и кинетике паковања су погодна за праћење квалитета праха.
Пудери који се лако наносе показаће ниске индексе кохезије, док ће пудери са брзом динамиком пуњења произвести механичке делове мање порозности у односу на теже за пуњење.
Након неколико месеци складиштења у нашој лабораторији, одабрана су три праха од легуре алуминијума са различитим дистрибуцијама величине честица (АлСи10Мг) и један узорак од нерђајућег челика 316Л, који се овде назива узорцима А, Б и Ц. Својства узорака могу се разликовати од других произвођача.Расподела величине честица узорка је мерена анализом ласерске дифракције/ИСО 13320.
Пошто они контролишу параметре машине, прво се морају размотрити својства праха, а ако се неотопљени прах сматра контаминираним и нерециклабилним, онда производња адитива није толико економична као што би се могло надати.Због тога ће се испитивати три параметра: проток праха, динамика паковања и електростатика.
Распрострањеност је повезана са уједначеношћу и „глаткошћу“ слоја праха након операције поновног наношења.Ово је веома важно јер се глатке површине лакше штампају и могу се испитати помоћу алата ГрануДрум са мерењем индекса адхезије.
Пошто су поре слабе тачке у материјалу, могу довести до пукотина.Динамика пуњења је други кључни параметар јер прашкови за брзо пуњење пружају ниску порозност.Ово понашање се мери са ГрануПацк-ом са вредношћу н1/2.
Присуство електричних набоја у праху ствара кохезивне силе које доводе до стварања агломерата.ГрануЦхарге мери способност праха да генерише електростатички набој када је у контакту са одабраним материјалима током протока.
Током обраде, ГрануЦхарге може предвидети погоршање протока, на пример, приликом формирања слоја у АМ.Тако су добијена мерења веома осетљива на стање површине зрна (оксидација, контаминација и храпавост).Старење добијеног праха се тада може прецизно квантификовати (±0,5 нЦ).
ГрануДрум је програмирана метода мерења протока праха заснована на принципу ротирајућег бубња.Половина узорка праха налази се у хоризонталном цилиндру са провидним бочним зидовима.Бубањ се ротира око своје осе угаоном брзином од 2 до 60 о/мин, а ЦЦД камера снима слике (од 30 до 100 слика у интервалима од 1 секунде).Интерфејс ваздух/прашак се идентификује на свакој слици помоћу алгоритма за детекцију ивица.
Израчунајте просечну позицију интерфејса и осцилације око ове просечне позиције.За сваку брзину ротације, угао протока (или „динамички угао мировања“) αф се израчунава из средњег положаја интерфејса, а фактор динамичке кохезије σф повезан са везивањем међу зрнима се анализира из флуктуација на интерфејсу.
На угао струјања утичу бројни параметри: трење, облик и кохезија између честица (ван дер Валсове, електростатичке и капиларне силе).Кохезивни пудери резултирају повременим протоком, док невискозни прахови резултирају правилним протоком.Ниске вредности угла протока αф одговарају добром протоку.Индекс динамичке адхезије близу нуле одговара некохезивном праху, тако да како се адхезија праха повећава, индекс адхезије расте сходно томе.
ГрануДрум вам омогућава да измерите први угао лавине и аерацију праха током струјања, као и да измерите индекс адхезије σф и угао протока αф у зависности од брзине ротације.
ГрануПацк-ова насипна густина, густина точења и мерења Хауснеровог односа (позната и као „тестови тапкања“) су идеална за карактеризацију праха због своје лакоће и брзине мерења.Густина праха и способност повећања његове густине су важни параметри током складиштења, транспорта, агломерације итд. Препоручене процедуре су наведене у Фармакопеји.
Овај једноставан тест има три главна недостатка.Мерење зависи од оператера, а начин пуњења утиче на почетну запремину праха.Мерење укупне запремине може довести до озбиљних грешака у резултатима.Због једноставности експеримента, нисмо узели у обзир динамику збијања између почетног и финалног мерења.
Понашање праха који се уноси у континуални излаз је анализирано коришћењем аутоматизоване опреме.Прецизно измерите Хауснеров коефицијент Хр, почетну густину ρ(0) и коначну густину ρ(н) након н кликова.
Број славина је обично фиксиран на н=500.ГрануПацк је аутоматизовано и напредно мерење густине точења засновано на недавним динамичким истраживањима.
Могу се користити и други индекси, али они овде нису дати.Прашак се ставља у металну цев кроз ригорозни аутоматизовани процес иницијализације.Екстраполација динамичког параметра н1/2 и максималне густине ρ(∞) је уклоњена са криве збијања.
Лагани шупљи цилиндар налази се на врху слоја праха како би одржао ниво интерфејса прах/ваздух током сабијања.Цев која садржи узорак праха подиже се на фиксну висину ΔЗ и слободно пада на висини која је обично фиксирана на ΔЗ = 1 мм или ΔЗ = 3 мм, која се аутоматски мери након сваког додира.Израчунајте запремину В гомиле из висине.
Густина је однос масе м према запремини слоја праха В. Маса праха м је позната, густина ρ се примењује након сваког удара.
Хауснеров коефицијент Хр повезан је са фактором збијања и анализира се једначином Хр = ρ(500) / ρ(0), где је ρ(0) почетна запреминска густина, а ρ(500) израчунати проток након 500 циклуса.Густина славина.Када користите методу ГрануПацк, резултати су поновљиви коришћењем мале количине праха (обично 35 мл).
Особине праха и својства материјала од којих је уређај направљен су кључни параметри.Током струјања, унутар праха се стварају електростатичка наелектрисања због трибоелектричног ефекта, који представља размену наелектрисања када две чврсте материје дођу у контакт.
Када прах струји унутар уређаја, долази до трибоелектричног ефекта на контакту између честица и на контакту између честица и уређаја.
Након контакта са одабраним материјалом, ГрануЦхарге аутоматски мери количину електростатичког набоја који се ствара унутар праха током протока.Узорак праха тече унутар вибрирајуће В-цеви и пада у Фарадејеву шољу повезану са електрометром који мери наелектрисање добијено док се прах креће унутар В-цеви.За поновљиве резултате, користите ротирајући или вибрирајући уређај за често пуњење В-цеви.
Трибоелектрични ефекат узрокује да један објекат добије електроне на својој површини и тако постане негативно наелектрисан, док други објекат губи електроне и тако постаје позитивно наелектрисан.Неки материјали лакше добијају електроне од других, а слично томе, други материјали лакше губе електроне.
Који материјал постаје негативан, а који позитиван зависи од релативне склоности укључених материјала да добију или изгубе електроне.Да би се представили ови трендови, развијена је трибоелектрична серија приказана у табели 1.Наведени су материјали са трендом позитивног наелектрисања и други са трендом негативног наелектрисања, а методе материјала које не показују никакав тренд понашања су наведене у средини табеле.
С друге стране, табела пружа само информације о трендовима у понашању материјала при пуњењу, тако да је ГрануЦхарге креиран да обезбеди тачне нумеричке вредности за понашање пудера при пуњењу.
Изведено је неколико експеримената за анализу термичке декомпозиције.Узорци су постављени на 200°Ц један до два сата.Прашак се затим одмах анализира са ГрануДрум-ом (врући назив).Прашак је затим стављен у контејнер док не достигне температуру околине, а затим анализиран коришћењем ГрануДрум, ГрануПацк и ГрануЦхарге (тј. „хладног“).
Сирови узорци су анализирани коришћењем ГрануПацк, ГрануДрум и ГрануЦхарге на истој собној влажности/температури (тј. 35,0 ± 1,5% РХ и 21,0 ± 1,0 °Ц температуре).
Индекс кохезије израчунава течљивост прахова и корелира са променама у положају интерфејса (прах/ваздух), што је само три контактне силе (ван дер Валсове, капиларне и електростатичке силе).Пре експеримента забележена је релативна влажност ваздуха (РХ, %) и температура (°Ц).Затим је прах сипан у бубањ, и експеримент је почео.
Закључили смо да ови производи нису подложни агломерацији с обзиром на тиксотропне параметре.Занимљиво је да је термичко напрезање променило реолошко понашање прахова узорака А и Б од смичног задебљања до смичног стањивања.С друге стране, Узорци Ц и СС 316Л нису били под утицајем температуре и показали су само смичуће задебљање.Сваки прах је имао бољу размазљивост (тј. нижи индекс кохезије) након загревања и хлађења.
Температурни ефекат такође зависи од специфичне површине честица.Што је већа топлотна проводљивост материјала, то је већи утицај на температуру (тј. ???225°?=250?.?-1.?-1) и ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Што је честица мања, утицај температуре је већи.Пудери од алуминијумских легура су одлични за примену на високим температурама због своје повећане мазивости, а чак и охлађени узорци постижу бољу течност од оригиналних прахова.
За сваки ГрануПацк експеримент, маса праха је забележена пре сваког експеримента, а узорак је погођен 500 пута фреквенцијом удара од 1 Хз са слободним падом од 1 мм у мерној ћелији (енергија удара ∝).Узорак се дозира у мерну ћелију у складу са софтверским упутствима независним од корисника.Затим су мерења поновљена два пута да би се проценила репродуктивност и испитана средња вредност и стандардна девијација.
Након што је ГрануПацк анализа завршена, почетна насипна густина (ρ(0)), коначна насипна густина (при вишеструким одводњавањима, н = 500, односно ρ(500)), Хауснеров однос/Кар индекс (Хр/Цр) и два параметра регистрације (н1/2 и τ) која се односе на кинетику збијања.Такође је приказана оптимална густина ρ(∞) (видети Додатак 1).Табела испод реструктурира експерименталне податке.
На сликама 6 и 7 приказана је укупна крива збијања (насипна густина у зависности од броја удара) и однос параметара н1/2/Хауснер.На свакој кривој су приказане траке грешака израчунате коришћењем средње вредности, а стандардне девијације су израчунате тестирањем поновљивости.
Производ од нерђајућег челика 316Л био је најтежи производ (ρ(0) = 4,554 г/мЛ).У погледу густине точења, СС 316Л остаје најтежи прах (ρ(н) = 5,044 г/мЛ), затим Узорак А (ρ(н) = 1,668 г/мЛ), а затим Узорак Б (ρ(н) = 1,668 г/мл)./мл) (н) = 1,645 г/мл).Узорак Ц је био најнижи (ρ(н) = 1,581 г/мЛ).Према запреминској густини почетног праха видимо да је узорак А најлакши, а узимајући у обзир грешке (1,380 г/мл), узорци Б и Ц имају приближно исту вредност.
Како се прах загрева, његов Хауснеров однос се смањује, а то се дешава само са узорцима Б, Ц и СС 316Л.За узорак А, није било могуће извести због величине трака грешака.За н1/2, параметарско подвлачење тренда је сложеније.За узорке А и СС 316Л вредност н1/2 опада после 2 х на 200°Ц, док се за прах Б и Ц повећава после термичког оптерећења.
За сваки ГрануЦхарге експеримент је коришћен вибрирајући фидер (видети слику 8).Користите цев од нерђајућег челика 316Л.Мерења су поновљена 3 пута да би се проценила поновљивост.Тежина производа коришћеног за свако мерење била је приближно 40 мл и након мерења није пронађен прах.
Пре експеримента забележена је тежина праха (мп, г), релативна влажност ваздуха (РХ, %) и температура (°Ц).На почетку теста, густина наелектрисања примарног праха (к0 у µЦ/кг) је измерена стављањем праха у Фарадејеву шољу.Коначно, маса праха је фиксирана и коначна густина пуњења (кф, µЦ/кг) и Δк (Δк = кф – к0) на крају експеримента су израчунати.
Необрађени ГрануЦхарге подаци су приказани у табели 2 и на слици 9 (σ је стандардна девијација израчуната из резултата теста репродуктивности), а резултати су приказани као хистограм (приказани су само к0 и Δк).СС 316Л има најниже почетно пуњење;ово може бити због чињенице да овај производ има највећи ПСД.Када је у питању почетно пуњење праха примарне легуре алуминијума, не могу се извући закључци због величине грешака.
Након контакта са цеви од нерђајућег челика 316Л, узорак А је добио најмању количину наелектрисања, док су прахови Б и Ц показали сличан тренд, ако се прах СС 316Л трља о СС 316Л, пронађена је густина наелектрисања близу 0 (погледајте трибоелектричну серију).Производ Б је и даље напуњенији од А. За узорак Ц, тренд се наставља (позитивно почетно пуњење и коначно пуњење након цурења), али се број пуњења повећава након термичке деградације.
После 2 сата термичког стреса на 200 °Ц, понашање праха постаје веома интересантно.У узорцима А и Б, почетно наелектрисање се смањило, а коначно наелектрисање се померило са негативног на позитивно.СС 316Л прах је имао највеће почетно наелектрисање и његова промена густине наелектрисања је постала позитивна, али је остала ниска (тј. 0,033 нЦ/г).
Испитивали смо утицај термичке деградације на комбиновано понашање легуре алуминијума (АлСи10Мг) и праха од нерђајућег челика 316Л, док су оригинални прахови анализирани након 2 сата на 200°Ц у ваздуху.
Употреба прахова на повишеним температурама може побољшати течност производа, што је ефекат који се чини важнијим за прахове са високом специфичном површином и материјале са високом топлотном проводљивошћу.ГрануДрум је коришћен за процену протока, ГрануПацк је коришћен за динамичку анализу паковања, а ГрануЦхарге је коришћен за анализу трибоелектричности праха у контакту са цевима од нерђајућег челика 316Л.
Ови резултати су одређени коришћењем ГрануПацк-а, који је показао побољшање Хауснеровог коефицијента за сваки прах (са изузетком узорка А, због величине грешака) након процеса термичког напрезања.Није пронађен јасан тренд за параметар паковања (н1/2) јер су неки производи показали повећање брзине паковања док су други имали контрастни ефекат (нпр. Узорци Б и Ц).