Thermal Degradation of Powders for Metal Additive Manufacturing: Liphello ho Flowability, Packing Kinetics, le Electrostatics.

Re sebelisa li-cookies ho ntlafatsa boiphihlelo ba hau.Ka ho tsoela pele ho sheba sebaka sena sa marang-rang, o lumellana le ts'ebeliso ea rona ea li-cookies.Tlhahisoleseling e 'Ngoe.
Additive production (AM) e kenyelletsa ho etsa lintho tsa 3D, lera le le leng le lesesaane haholo ka nako e le 'ngoe, e leng se etsang hore e be theko e boima ho feta ts'ebetso ea setso.Leha ho le joalo, ke karolo e nyenyane feela ea phofo e cheselitsoeng ho karolo nakong ea kopano.Tse ling kaofela ha li kopane, kahoo li ka sebelisoa hape.Ka lehlakoreng le leng, haeba ntho e bōpiloe ka mokhoa oa khale, hangata e hloka ho sila le ho sebetsa ho tlosa thepa.
Thepa ea phofo e khetholla mekhahlelo ea mochine 'me e tlameha ho nkoa ka lekhetlo la pele.Litsenyehelo tsa AM li ne li ke ke tsa e-ba tsa moruo ho latela hore phofo e sa qhibilihisitsoeng e silafalitsoe ebile ha e khone ho sebelisoa hape.Ho senyeha ha phofo ho fella ka liketsahalo tse peli: phetoho ea lik'hemik'hale ea sehlahisoa le liphetoho tsa thepa ea mochine e kang morphology le kabo ea boholo ba likaroloana.
Tabeng ea pele, mosebetsi o ka sehloohong ke ho theha mehaho e tiileng e nang le li-alloys tse hloekileng, kahoo re lokela ho qoba ho silafala ha phofo, mohlala, ka li-oxides kapa nitrides.Ketsahalong ea ho qetela, mekhahlelo ena e amahanngoa le metsi le ho ata.Ka hona, phetoho leha e le efe ea thepa ea phofo e ka etsa hore ho be le kabo e sa tšoaneng ea sehlahisoa.
Lintlha tse tsoang likhatisong tsa morao-rao li bontša hore li-flowmeters tsa khale li ke ke tsa fana ka tlhahisoleseding e lekaneng mabapi le ho ajoa ha phofo ka AM e thehiloeng holim'a bethe ea phofo.Mabapi le sebopeho sa thepa e tala (kapa phofo), ho na le mekhoa e 'maloa e nepahetseng ea ho lekanya' marakeng e ka khotsofatsang tlhoko ena.Boemo ba khatello ea maikutlo le tšimo ea phallo ea phofo e tlameha ho tšoana le ho seta ho lekanya le ts'ebetsong.Ho ba teng ha meroalo e hatellang ha e lumellane le phallo ea mahala ea holim'a metsi e sebelisoang lisebelisoa tsa IM ho li-shear testers le li-rheometers tsa khale.
GranuTools e thehile mokhoa oa ho sebetsa bakeng sa ho khetholla phofo ea AM.Sepheo sa rona se seholo ke ho hlomella geometry e 'ngoe le e' ngoe ka sesebelisoa se nepahetseng sa ketsiso, 'me phallo ena ea mosebetsi e sebelisetsoa ho utloisisa le ho lekola tsoelo-pele ea boleng ba phofo mekhoeng e fapaneng ea khatiso.Li-alloys tse 'maloa tse tloaelehileng tsa aluminium (AlSi10Mg) li ile tsa khethoa bakeng sa nako e fapaneng ka meroalo e fapaneng ea mocheso (ho tloha ho 100 ho isa ho 200 ° C).
Ho senyeha ha mocheso ho ka laoloa ka ho hlahloba bokhoni ba phofo ho bokella tefiso ea motlakase.Li-powders li ile tsa hlahlojoa bakeng sa ho phalla (seletsa sa GranuDrum), ho paka kinetics (seletsa sa GranuPack) le boitšoaro ba electrostatic (seletsa sa GranuCharge).Litekanyo tsa momahano le ho paka kinetics li loketse ho latedisa boleng ba phofo.
Li-powders tse bonolo ho li sebelisa li tla bontša li-indices tse tlaase tsa ho kopanya, ha li-powders tse nang le matla a ho tlatsa ka potlako li tla hlahisa likarolo tsa mechine tse nang le porosity e tlaase ha li bapisoa le ho thata haholoanyane ho tlatsa lihlahisoa.
Ka mor'a likhoeli tse 'maloa tsa polokelo ea laboratori ea rona, li-powders tse tharo tsa aluminium tse nang le likarolo tse fapaneng tsa likaroloana (AlSi10Mg) le sampuli e le' ngoe ea tšepe e sa hloekang ea 316L e ile ea khethoa, mona e bitsoa mehlala ea A, B le C. Thepa ea mehlala e ka 'na ea fapana le bahlahisi ba bang.Kabo ea boholo ba karolo ea sampole e lekantsoe ka tlhahlobo ea laser diffraction/ISO 13320.
Hobane ba laola mekhoa ea mochine, thepa ea phofo e tlameha ho nkoa pele, 'me haeba li-powders tse sa qhibilihisitsoeng li nkoa li silafetse ebile li ke ke tsa sebelisoa hape, joale tlhahiso ea tlatsetso ha e na moruo joalokaha motho a ka tšepa.Ka hona, ho tla batlisisoa mekhahlelo e meraro: phallo ea phofo, matla a ho paka le electrostatics.
Ho ata ho amana le ho tšoana le "boreleli" ba lera la phofo ka mor'a ts'ebetso ea ho tsosolosa.Sena se bohlokoa haholo kaha libaka tse boreleli li bonolo ho li hatisa 'me li ka hlahlojoa ka sesebelisoa sa GranuDrum ka tekanyo ea index ea adhesion.
Hobane li-pores ke lintlha tse fokolang linthong tse bonahalang, li ka lebisa mapetsong.Fill dynamics ke parameter ea bobeli ea bohlokoa kaha li-powders tsa ho tlatsa ka potlako li fana ka porosity e tlaase.Boitšoaro bona bo lekantsoe ka GranuPack ka boleng ba n1/2.
Ho ba teng ha litefiso tsa motlakase ka phofo ho etsa hore ho be le matla a kopanetsoeng a lebisang ho thehoeng ha li-agglomerate.GranuCharge e lekanya bokhoni ba phofo ho hlahisa tefiso ea electrostatic ha e kopana le lisebelisoa tse khethiloeng nakong ea phallo.
Nakong ea ts'ebetso, GranuCharge e ka bolela esale pele ho senyeha ha phallo, mohlala, ha e etsa lera ho AM.Ka hona, litekanyo tse fumanoeng li ameha haholo ho boemo ba sebaka sa lijo-thollo (oxidation, tšilafalo le ho ba thata).Joale botsofali ba phofshoana e hlaphohileng bo ka hlalosoa ka nepo (± 0.5 nC).
GranuDrum ke mokhoa o hlophisitsoeng oa ho lekanya phallo ea phofo ho latela molao-motheo oa moropa o potolohang.Halofo ea sampole ea phofo e fumaneha ka har'a silindara e tšekaletseng e nang le mabota a mahlakore a bonaletsang.Moropa o pota-pota axis ea oona ka lebelo la 2 ho ea ho 60 rpm, 'me k'hamera ea CCD e nka litšoantšo (ho tloha litšoantšong tse 30 ho isa ho tse 100 ka nako ea metsotsoana ea 1).Sebopeho sa moea / phofo se khetholloa setšoantšong se seng le se seng ho sebelisoa algorithm ea ho lemoha bohale.
Bala boemo bo tloaelehileng ba sebopeho le li-oscillations ho potoloha boemo bona bo tloaelehileng.Bakeng sa lebelo le leng le le leng la ho potoloha, angle ea ho phalla (kapa "dynamic angle of repose") αf e baloa ho tloha boemong bo bolelang, 'me ntho e matla ea cohesion σf e amanang le intergrain bonding e hlahlojoa ho tloha ho feto-fetoha ha sehokelo.
Tsela ea ho phalla e angoa ke mekhahlelo e mengata: ho ferekana, sebōpeho le bonngoe pakeng tsa likaroloana (van der Waals, electrostatic le capillary forces).Li-powders tse kopanetsoeng li fella ka ho phalla ha nakoana, ha li-powders tse se nang viscous li etsa hore ho be le phallo e tloaelehileng.Maemo a tlase a sekhahla sa phallo αf a lumellana le phallo e ntle.Tlhaloso e matla ea ho khomarela e haufi le zero e lumellana le phofo e sa tsitsang, kahoo ha ho khomarela phofo ho eketseha, letšoao la ho khomarela le eketseha ka tsela e nepahetseng.
GranuDrum e u lumella ho lekanya sekhahla sa pele sa sekhahla le ho phalla ha phofo nakong ea ho phalla, hammoho le ho lekanya index ea adhesion σf le phallo angle αf ho itšetlehile ka lebelo la ho potoloha.
Boima ba GranuPack, boima ba ho thepha le litekanyo tsa karo-karolelano ea Hausner (eo hape e tsejoang e le "liteko tsa ho tlanya") li loketse sebopeho sa phofo ka lebaka la bonolo le lebelo la ho lekanya.Boima ba phofo le bokhoni ba ho eketsa boima ba eona ke litekanyetso tsa bohlokoa nakong ea polokelo, lipalangoang, agglomeration, joalo-joalo Mekhoa e khothalletsoang e hlalositsoe Pharmacopoeia.
Teko ena e bonolo e na le litšitiso tse tharo tse kholo.Tekanyo e itšetlehile ka opareitara, 'me mokhoa oa ho tlatsa o ama molumo oa pele oa phofo.Ho lekanya molumo o felletseng ho ka lebisa liphosong tse tebileng liphethong.Ka lebaka la bonolo ba teko, ha rea ​​ka ra ela hloko matla a ho kopanya pakeng tsa litekanyo tsa pele le tsa ho qetela.
Boitšoaro ba phofo e fepetsoeng ka har'a sephutheloana se tsoelang pele bo ile ba hlahlojoa ho sebelisoa lisebelisoa tse ikemetseng.Lekanya ka nepo coefficient ea Hausner Hr, boima ba pele ρ(0) le boima ba ho qetela ρ(n) ka mor'a ho penya n.
Palo ea lipompo hangata e behiloe ho n=500.GranuPack ke tekanyo e itirisang le e tsoetseng pele ea ho theipi e ipapisitse le liphuputso tsa morao-rao tse matla.
Li-index tse ling li ka sebelisoa, empa ha li fanoe mona.Phofo e kenngoa ka har'a tube ea tšepe ka mokhoa o matla oa ho qala o ikemetseng.The extrapolation ea dynamic parameter n1/2 le the maximum density ρ(∞) e tlositsoe ho compaction curve.
Moqomo o bobebe o bobebe o lutse ka holim'a bethe ea phofo ho boloka boemo ba sebopeho sa phofo / moea nakong ea ho kopana.The tube e nang le sampole ea phofo e nyolohela bophahamong bo tsitsitseng ΔZ mme e oela ka bolokolohi bophahamong boo hangata bo tsitsitseng ho ΔZ = 1 mm kapa ΔZ = 3 mm, e lekantsoeng ka bo eona ka mor'a ho ama ka mong.Bala molumo oa V ea qubu ho tloha bophahamong.
Boima ke karo-karolelano ea boima ba m ho ea bophahamong ba phofo ea V. Boima ba phofo m bo tsejoa, boima ba ρ bo sebelisoa ka mor'a tšusumetso e 'ngoe le e' ngoe.
Hausner coefficient Hr e amana le compaction factor mme e sekasekiwa ke equation Hr = ρ(500) / ρ(0), moo ρ(0) e leng bongata ba pele ba bongata mme ρ(500) ke phallo e balwang kamora 500 cycles.Tepe ea ho teteana.Ha u sebelisa mokhoa oa GranuPack, liphetho li ka hlahisoa hape ho sebelisoa phofo e nyane (hangata 35 ml).
Thepa ea phofo le thepa ea thepa eo sesebelisoa se entsoeng ka eona ke litekanyo tsa bohlokoa.Nakong ea phallo, litefiso tsa electrostatic li hlahisoa ka har'a phofo ka lebaka la phello ea triboelectric, e leng phapanyetsano ea litefello ha lintho tse peli tse tiileng li kopana.
Ha phofo e phalla ka hare ho sesebelisoa, phello ea triboelectric e etsahala ha ho kopana pakeng tsa likaroloana le ho kopana pakeng tsa likaroloana le sesebelisoa.
Ha o kopana le thepa e khethiloeng, GranuCharge e lekanya ka bo eona palo ea tefiso ea electrostatic e hlahisoang ka har'a phofo nakong ea phallo.Mohlala oa phofo o phalla ka har'a V-tube e sisinyehang 'me o oela ka har'a senoelo sa Faraday se kopantsoeng le electrometer e lekanyang tefiso e fumanoang ha phofo e tsamaea ka har'a V-tube.Bakeng sa liphetho tse ka ikatisang, sebelisa sesebelisoa se bilikang kapa se thothomelang ho fepa V-tube khafetsa.
Phello ea triboelectric e etsa hore ntho e le 'ngoe e fumane li-electrone holim'a eona' me kahoo e be le qoso e mpe, ha ntho e 'ngoe e lahleheloa ke lielektrone 'me kahoo e qosoa hantle.Lisebelisoa tse ling li fumana lielektrone habonolo ho feta tse ling, 'me ka ho tšoanang, lisebelisoa tse ling li lahleheloa ke lielektrone habonolo.
Ke lintho life tse fetohang tse mpe le tse fetohang tse ntle ho itšetlehile ka tšekamelo e lekanyelitsoeng ea thepa e amehang ho fumana kapa ho lahleheloa ke lielektrone.Ho emela mekhoa ena, letoto la triboelectric le bontšitsoeng Lethathamong la 1 le ile la ntlafatsoa.Lisebelisoa tse nang le mekhoa e metle ea tefiso le tse ling tse nang le tefiso e mpe li thathamisitsoe, 'me mekhoa ea lintho tse bonahalang e sa bontšeng mokhoa leha e le ofe oa boitšoaro e thathamisitsoe bohareng ba tafole.
Ka lehlakoreng le leng, tafole e fana feela ka tlhahisoleseling mabapi le mekhoa ea ho tjhaja thepa, kahoo GranuCharge e thehiloe ho fana ka litekanyetso tse nepahetseng tsa lipalo bakeng sa boitšoaro ba ho tjhaja ha phofo.
Ho ile ha etsoa liteko tse 'maloa ho hlahloba ho bola ha mocheso.Mehlala e behiloe ka 200 ° C bakeng sa hora e le 'ngoe ho isa ho tse peli.Joale phofo e hlahlojoa hang-hang ka GranuDrum (lebitso le chesang).Joale phofo e ne e kenngoa ka har'a setshelo ho fihlela e fihla mocheso o potolohileng 'me e ntan'o hlahlojoa ho sebelisoa GranuDrum, GranuPack le GranuCharge (e leng "bata").
Mehlala e tala e ile ea hlahlojoa ho sebelisoa GranuPack, GranuDrum le GranuCharge kamoreng e le 'ngoe ea mongobo / mocheso (ke hore 35.0 ± 1.5% RH le 21.0 ± 1.0 °C mocheso).
Index ea momahano lekanya phallo ea phofo le correlates le liphetoho boemong ba segokanyimmediamentsi sa sebolokigolo/moea), e leng matla a mararo feela kopana (van der Waals, capillary le electrostatic forces).Pele ho teko, mongobo oa moea o lekanyelitsoeng (RH, %) le mocheso (°C) li tlalehiloe.Eaba ho tšeloa phofo ka moropa, 'me teko ea qala.
Re fihletse qeto ea hore lihlahisoa tsena ha li khone ho kopanngoa ha ho nahanoa ka litekanyetso tsa thixotropic.Hoa thahasellisa hore khatello ea kelello ea mocheso e fetotse boitšoaro ba rheological ba phofo ea lisampole tsa A le B ho tloha ho ho kuta moriri ho isa ho ho sesa ha ho kuta.Ka lehlakoreng le leng, lisampole tsa C le SS 316L ha lia ka tsa angoa ke mocheso 'me li ne li bontša feela ho teteana ha ho kuta.Phofo e 'ngoe le e 'ngoe e ne e na le ho ata ha molemo (ke hore, index ea cohesion e tlaase) ka mor'a ho futhumatsa le ho pholile.
Phello ea mocheso e boetse e itšetlehile ka sebaka se itseng sa likaroloana.Ha mocheso oa mocheso oa thepa o phahame, phello e kholo ho mocheso (ke hore ???225 °?=250?.?-1.?-1) le ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Ha karoloana e le nyenyane, phello ea mocheso e ba e kholoanyane.Aluminium alloy powders e ntle haholo bakeng sa lisebelisoa tsa mocheso o phahameng ka lebaka la ho ata ha tsona, esita le mehlala e pholileng e fumana phallo e ntle ho feta ea pele.
Bakeng sa teko e 'ngoe le e' ngoe ea GranuPack, boima ba phofo bo ngotsoe pele ho teko e 'ngoe le e' ngoe, 'me sampuli e ile ea otloa ka makhetlo a 500 ka sekhahla sa tšusumetso ea 1 Hz ka ho oa mahala ho 1 mm ka seleng ea ho lekanya (matla a tšusumetso ∝).Mohlala o kenngoa ka seleng ea ho lekanya ho latela litaelo tsa software tse ikemetseng.Joale litekanyo li ile tsa phetoa habeli ho hlahloba ho ikatisa le ho batlisisa moelelo le ho kheloha ho tloaelehileng.
Ka mor'a hore tlhahlobo ea GranuPack e phethoe, boima ba pele ba bongata (ρ(0)), boima ba ho qetela ba bongata (ka lipompo tse ngata, n = 500, ke hore ρ(500)), Hausner ratio/Carr index (Hr/Cr) le mekhahlelo e 'meli ea ngoliso (n1/2 le τ) e amanang le compaction kinetics.Tekanyo e phahameng ka ho fetisisa ρ(∞) e boetse e bontšoa (sheba Sehlomathiso sa 1).Tafole e ka tlase e hlophisa bocha lintlha tsa liteko.
Lipalo 6 le 7 li bonts'a kakaretso ea compaction curve (boima ba bongata khahlanong le palo ea liphello) le n1 / 2 / Hausner parameter ratio.Li-barbar tsa liphoso tse baloang ho sebelisoa meelelo li bonts'oa mokolokong o mong le o mong, 'me liphapang tse tloaelehileng li baloa ka tlhahlobo ea ho pheta-pheta.
Sehlahisoa sa 316L sa tšepe e ne e le sehlahisoa se boima ka ho fetisisa (ρ(0) = 4.554 g/mL).Mabapi le tekano ea ho penya, SS 316L e lula e le phofo e boima ka ho fetisisa (ρ(n) = 5.044 g/mL), e lateloe ke Sample A (ρ(n) = 1.668 g/mL), e lateloe ke Sample B (ρ(n) = 1.668 g/ml)./ml) (n) = 1.645 g/ml).Mohlala oa C e ne e le o tlaase ka ho fetisisa (ρ(n) = 1.581 g/mL).Ho ea ka bongata bo bongata ba phofo ea pele, re bona hore sampole A ke eona e bobebe ka ho fetesisa, 'me re ela hloko liphoso (1.380 g / ml), lisampole tsa B le C li na le boleng bo lekanang.
Ha phofo e futhumetse, karo-karolelano ea Hausner e fokotseha, 'me sena se etsahala feela ka mehlala ea B, C, le SS 316L.Bakeng sa sampole A, ho ne ho sa khonehe ho sebetsa ka lebaka la boholo ba mekoallo ea liphoso.Bakeng sa n1/2, mokhoa oa parametric o hatisang o thata haholoanyane.Bakeng sa mohlala oa A le SS 316L, boleng ba n1 / 2 bo fokotsehile ka mor'a 2 h ho 200 ° C, ha bakeng sa phofo ea B le C e ile ea eketseha ka mor'a ho kenya mocheso.
Ho ne ho sebelisoa sesebelisoa se thothomelang bakeng sa teko e 'ngoe le e 'ngoe ea GranuCharge (sheba setšoantšo sa 8).Sebelisa li-tubing tsa tšepe tse 316L.Litekanyo li ile tsa phetoa ka makhetlo a 3 ho hlahloba ho ikatisa.Boima ba sehlahisoa se sebelisoang bakeng sa tekanyo e 'ngoe le e' ngoe e ne e ka ba 40 ml mme ha ho phofo e ileng ea fumanoa ka mor'a tekanyo.
Pele ho teko, boima ba phofo (mp, g), mongobo o amanang le moea (RH, %), le mocheso (°C) li tlalehiloe.Qalong ea tlhahlobo, tefiso ea tefiso ea phofo e ka sehloohong (q0 ho µC / kg) e ne e lekantsoe ka ho beha phofo ka senoelong sa Faraday.Qetellong, boima ba phofo bo ne bo tsitsitse 'me tekanyo ea ho qetela ea tefiso (qf, µC / kg) le Δq (Δq = qf - q0) qetellong ea teko e ne e baloa.
Lintlha tse tala tsa GranuCharge li bontšoa ho Lethathamo la 2 le Setšoantšo sa 9 (σ ke mokhoa o tloaelehileng oa ho kheloha o baloang ho tsoa liphellong tsa tlhahlobo ea ho ikatisa), 'me liphetho li bontšoa e le histogram (ho bontšoa feela q0 le Δq).SS 316L e na le tefiso e tlase ka ho fetisisa ea pele;sena se ka 'na sa bakoa ke taba ea hore sehlahisoa sena se na le PSD e phahameng ka ho fetisisa.Ha ho tluoa tabeng ea ho kenya phofo ea mantlha ea aluminium alloy, ha ho liqeto tse ka etsoang ka lebaka la boholo ba liphoso.
Ka mor'a ho kopana le phala ea tšepe e sa hloekang ea 316L, mohlala oa A o ile oa fumana chelete e fokolang haholo, ha phofo ea B le C e bontša mokhoa o tšoanang, haeba phofo ea SS 316L e ne e tlotsoa khahlanong le SS 316L, ho ile ha fumanoa tefiso e haufi le 0 (sheba letoto la triboelectric).Sehlahisoa sa B se ntse se lefisoa ho feta A. Bakeng sa mohlala oa C, mokhoa ona o ntse o tsoela pele (tefiso e ntle ea pele le tefiso ea ho qetela ka mor'a ho lutla), empa palo ea litefiso e eketseha ka mor'a ho senyeha ha mocheso.
Ka mor'a lihora tsa 2 tsa khatello ea mocheso ho 200 ° C, boitšoaro ba phofo bo ba bo thahasellisang haholo.Mehlala ea A le B, tefiso ea pele e ile ea fokotseha 'me tefiso ea ho qetela ea tloha ho e mpe ho ea ho e ntle.SS 316L phofo e ne e e-na le tefiso e phahameng ka ho fetisisa ea pele 'me phetoho ea eona ea tefiso ea tefiso e ile ea e-ba ntle empa ea lula e le tlaase (ke hore 0.033 nC / g).
Re ile ra batlisisa phello ea ho senyeha ha mocheso boitšoarong bo kopantsoeng ba aluminium alloy (AlSi10Mg) le 316L phofo ea tšepe e sa hloekang, ha li-powders tsa pele li ne li hlahlojoa ka mor'a lihora tsa 2 ho 200 ° C moeeng.
Tšebeliso ea li-powders ka mocheso o phahameng o ka ntlafatsa phallo ea lihlahisoa, phello e bonahalang e le ea bohlokoa haholo bakeng sa li-powders tse nang le sebaka se phahameng se khethehileng le lisebelisoa tse nang le mocheso o phahameng oa mocheso.GranuDrum e ne e sebelisetsoa ho lekola phallo, GranuPack e ne e sebelisetsoa tlhahlobo e matla ea ho paka, 'me GranuCharge e ile ea sebelisoa ho sekaseka triboelectricity ea phofo ha e kopane le phala ea tšepe ea 316L.
Liphetho tsena li ile tsa khethoa ho sebelisoa GranuPack, e bontšitseng ntlafatso ea coefficient ea Hausner bakeng sa phofo e 'ngoe le e' ngoe (ntle le mohlala oa A, ka lebaka la boholo ba liphoso) ka mor'a ts'ebetso ea mocheso oa mocheso.Ha ho mokhoa o hlakileng o fumanoeng bakeng sa paramethara ea ho paka (n1/2) kaha lihlahisoa tse ling li bonts'itse keketseho ea lebelo la ho paka ha tse ling li na le phello e fapaneng (mohlala lisampole B le C).


Nako ea poso: Nov-12-2022