Kami nganggo cookies pikeun ningkatkeun pangalaman anjeun.Ku neraskeun ngotéktak situs ieu, anjeun satuju kana kami nganggo cookies.Inpormasi Tambahan.
Manufaktur aditif (AM) ngalibatkeun nyieun objék 3D, hiji lapisan ultra-ipis dina hiji waktu, sahingga leuwih mahal batan processing tradisional.Sanajan kitu, ngan nyangkokkeun sabagian leutik bubuk nu dilas kana komponén salila prosés assembly.Sésana henteu ngahiji, supados tiasa dianggo deui.Kontras, lamun obyék dijieun dina cara klasik, biasana merlukeun panggilingan sarta machining pikeun miceun bahan.
Sipat bubuk nangtukeun parameter tina mesin sarta kudu dibawa kana rekening di tempat munggaran.Biaya AM moal ekonomis nunjukkeun yen bubuk unmelted kacemar tur teu recyclable.Degradasi bubuk ngahasilkeun dua fénoména: modifikasi kimia produk sareng parobahan dina sipat mékanis sapertos morfologi sareng distribusi ukuran partikel.
Dina kasus nu pertama, tugas utama nya éta nyieun struktur padet nu ngandung alloy murni, jadi urang kudu nyingkahan kontaminasi bubuk, contona, oksida atawa nitrida.Dina fenomena dimungkinkeun, parameter ieu pakait sareng fluidity na spreadability.Ku alatan éta, sagala parobahan dina sipat bubuk bisa ngakibatkeun distribusi non-seragam produk.
Data tina publikasi panganyarna nunjukkeun yén flowmeters klasik teu bisa nyadiakeun informasi nyukupan ngeunaan distribusi bubuk dina AM dumasar kana ranjang bubuk.Ngeunaan karakterisasi bahan baku (atanapi bubuk), aya sababaraha metode pangukuran anu relevan dina pasaran anu tiasa nyugemakeun sarat ieu.Kaayaan setrés sareng médan aliran bubuk kedah sami dina pangaturan pangukuran sareng dina prosésna.Ayana beban compressive teu cocog jeung aliran permukaan bébas dipaké dina alat IM dina testers geser jeung rheometers klasik.
GranuTools geus ngembangkeun hiji workflow pikeun characterizing bubuk AM.Tujuan utama kami nyaéta pikeun ngalengkepan unggal géométri sareng alat simulasi prosés anu akurat, sareng alur kerja ieu dianggo pikeun ngartos sareng ngalacak évolusi kualitas bubuk dina sagala rupa prosés percetakan.Sababaraha alloy aluminium baku (AlSi10Mg) dipilih pikeun durasi béda dina beban termal béda (ti 100 nepi ka 200 °C).
Degradasi termal tiasa dikontrol ku nganalisa kamampuan bubuk pikeun ngumpulkeun muatan listrik.Tipung dianalisis pikeun flowability (instrumén GranuDrum), kinétika packing (instrumén GranuPack) sareng paripolah éléktrostatik (instrumén GranuCharge).Kohési sareng pangukuran kinétik bungkusan cocog pikeun ngalacak kualitas bubuk.
Bubuk anu gampang diterapkeun bakal nunjukkeun indéks kohési anu rendah, sedengkeun bubuk kalayan dinamika ngeusian gancang bakal ngahasilkeun bagian mékanis kalayan porositas anu langkung handap dibandingkeun produk anu langkung hese ngeusian.
Sanggeus sababaraha bulan gudang di laboratorium urang, tilu powders alloy aluminium kalawan sebaran ukuran partikel béda (AlSi10Mg) jeung hiji sampel stainless steel 316L dipilih, didieu disebut sampel A, B jeung C. Sipat sampel bisa béda ti pabrik lianna.Sebaran ukuran partikel sampel diukur ku analisis difraksi laser / ISO 13320.
Kusabab aranjeunna ngadalikeun parameter tina mesin, sipat bubuk kudu dianggap munggaran, sarta lamun powders unmelted dianggap kacemar tur unrecyclable, lajeng manufaktur aditif teu jadi ekonomis sakumaha salah bisa ngaharepkeun.Ku alatan éta, tilu parameter bakal ditalungtik: aliran bubuk, packing dinamika jeung éléktrostatik.
Spreadability patali jeung uniformity jeung "smoothness" tina lapisan bubuk sanggeus operasi recoating.Ieu penting pisan sabab permukaan lemes langkung gampang dicitak sareng tiasa ditaliti ku alat GranuDrum kalayan pangukuran indéks adhesion.
Kusabab pori-pori mangrupikeun titik lemah dina bahan, aranjeunna tiasa nyababkeun retakan.Dinamika eusian mangrupikeun parameter konci kadua salaku bubuk ngeusian gancang nyayogikeun porositas anu rendah.Paripolah ieu diukur ku GranuPack kalayan nilai n1/2.
Ayana muatan listrik dina bubuk nyiptakeun gaya cohesive nu ngakibatkeun formasi agglomerates.GranuCharge ngukur kamampuan bubuk pikeun ngahasilkeun muatan éléktrostatik nalika kontak sareng bahan anu dipilih salami aliran.
Salila ngolah, GranuCharge bisa ngaduga deterioration aliran, contona, nalika ngabentuk lapisan dina AM.Ku kituna, pangukuran anu diala sénsitip pisan kana kaayaan permukaan gandum (oksidasi, kontaminasi sareng kasar).The sepuh bubuk pulih lajeng bisa akurat diitung (± 0,5 nC).
GranuDrum mangrupikeun metode pangukuran aliran bubuk anu diprogram dumasar kana prinsip kendang puteran.Satengah tina sampel bubuk dikandung dina silinder horizontal kalawan tembok samping transparan.Drum rotates sabudeureun sumbu na dina laju sudut 2 nepi ka 60 rpm, sarta kaméra CCD nyandak gambar (ti 30 nepi ka 100 gambar dina interval 1 detik).Antarbeungeut hawa / bubuk dicirikeun dina unggal gambar nganggo algoritma deteksi ujung.
Itung posisi rata-rata antar muka jeung osilasi sabudeureun posisi rata ieu.Pikeun unggal laju rotasi, sudut aliran (atawa "sudut dinamis tina répose") αf diitung tina posisi panganteur mean, sarta faktor kohési dinamis σf pakait sareng beungkeutan intergrain dianalisis tina fluctuations panganteur.
Sudut aliran kapangaruhan ku sababaraha parameter: gesekan, bentuk jeung kohési antara partikel (van der Waals, gaya éléktrostatik jeung kapilér).bubuk cohesive ngahasilkeun aliran intermittent, sedengkeun powders non-kentel ngahasilkeun aliran teratur.Nilai low tina sudut aliran αf pakait jeung aliran alus.Indéks adhesion dinamis deukeut enol pakait jeung bubuk non-cohesive, jadi salaku adhesion bubuk naek, indéks adhesion naek sasuai.
GranuDrum ngamungkinkeun anjeun pikeun ngukur sudut mimiti longsoran sareng aerasi bubuk salami aliran, ogé ngukur indéks adhesion σf sareng sudut aliran αf gumantung kana laju rotasi.
Kapadetan bulk GranuPack, dénsitas ngetok sareng pangukuran rasio Hausner (ogé katelah "tes ngetok") cocog pikeun karakterisasi bubuk kusabab betah sareng laju pangukuran.Kapadetan bubuk sareng kamampuan ningkatkeun dénsitasna mangrupikeun parameter penting nalika neundeun, transportasi, aglomerasi, jsb. Prosedur anu disarankeun digariskeun dina Pharmacopoeia.
Tés basajan ieu ngagaduhan tilu kalemahan utama.Pangukuran gumantung kana operator, sareng metode ngeusian mangaruhan volume awal bubuk.Ngukur volume total tiasa nyababkeun kasalahan anu serius dina hasil.Kusabab kesederhanaan percobaan, kami henteu nganggap dinamika compaction antara pangukuran awal sareng ahir.
Paripolah bubuk anu diasupkeun kana outlet kontinyu dianalisis nganggo alat otomatis.Ukur sacara akurat koefisien Hausner Hr, dénsitas awal ρ(0) sareng dénsitas ahir ρ(n) saatos n klik.
Jumlah keran biasana tetep dina n = 500.GranuPack mangrupikeun pangukuran dénsitas ngetok otomatis sareng canggih dumasar kana panilitian dinamis panganyarna.
Indéks sanésna tiasa dianggo, tapi henteu disayogikeun di dieu.Bubuk ieu disimpen kana tabung logam ngaliwatan prosés initialization otomatis rigorous.Ekstrapolasi parameter dinamis n1/2 jeung dénsitas maksimum ρ(∞) geus dihapus tina kurva compaction.
A silinder kerung lightweight linggih dina luhureun ranjang bubuk pikeun ngajaga bubuk / tingkat panganteur hawa salila compaction.Tabung anu ngandung sampel bubuk naék kana jangkungna tetep ΔZ sareng ragrag sacara bébas dina jangkungna biasana tetep dina ΔZ = 1 mm atanapi ΔZ = 3 mm, anu otomatis diukur saatos unggal sentuhan.Itung volume V tihang ti jangkungna.
Kapadetan nyaéta babandingan massa m jeung volume lapisan bubuk V. Massa bubuk m dipikawanoh, dénsitas ρ dilarapkeun sanggeus unggal dampak.
Koéfisién Hausner Hr patali jeung faktor compaction sarta dianalisis ku persamaan Hr = ρ(500) / ρ(0), dimana ρ(0) dénsitas bulk awal jeung ρ(500) nyaéta aliran diitung sanggeus 500 siklus.Ketok dénsitas.Nalika nganggo metode GranuPack, hasilna tiasa diulang nganggo sajumlah leutik bubuk (biasana 35 ml).
Sipat bubuk sareng sipat bahan ti mana alatna didamel mangrupikeun parameter konci.Salila aliran, muatan éléktrostatik dihasilkeun di jero bubuk alatan pangaruh triboelectric, nu bursa muatan nalika dua padet datang kana kontak.
Nalika bubuk ngalir di jero alat, pangaruh triboelectric lumangsung dina kontak antara partikel jeung di kontak antara partikel jeung alat.
Saatos kontak sareng bahan anu dipilih, GranuCharge sacara otomatis ngukur jumlah muatan éléktrostatik anu dihasilkeun di jero bubuk salami aliran.Sampel bubuk ngalir di jero tabung V anu ngageter sareng digolongkeun kana cangkir Faraday dihubungkeun sareng éléktrométer anu ngukur muatan anu dicandak nalika bubuk ngalir di jero tabung V.Pikeun hasil anu tiasa diulang, paké alat anu puteran atanapi ngageter pikeun sering nyéépkeun tabung-V.
Pangaruh triboelectric ngabalukarkeun hiji obyék mangtaun éléktron dina beungeut cai sahingga jadi boga muatan négatif, sedengkeun objék séjén leungit éléktron sahingga jadi boga muatan positif.Sababaraha bahan meunangkeun éléktron leuwih gampang ti batur, sarta sarupa, bahan séjén leungit éléktron leuwih gampang.
Bahan mana anu janten négatif sareng mana anu janten positip gumantung kana propensity relatif tina bahan anu aub pikeun meunangkeun atanapi leungit éléktron.Pikeun ngagambarkeun tren ieu, runtuyan triboelectric ditémbongkeun dina Table 1 dimekarkeun.Bahan kalawan trend muatan positif sarta séjén kalawan trend muatan négatip dibéréndélkeun, sarta métode bahan nu teu némbongkeun trend behavioral nu mana wae nu didaptarkeun di tengah tabél.
Di sisi anu sanés, tabél ngan ukur masihan inpormasi ngeunaan tren dina paripolah ngecas bahan, ku kituna GranuCharge diciptakeun pikeun nyayogikeun nilai numerik anu akurat pikeun paripolah ngecas bubuk.
Sababaraha percobaan dilaksanakeun pikeun nganalisis dékomposisi termal.Sampel disimpen dina 200 ° C salami hiji dugi ka dua jam.Bubuk teras langsung dianalisis sareng GranuDrum (ngaran panas).Bubuk ieu teras disimpen dina wadah dugi ka suhu ambien teras dianalisis nganggo GranuDrum, GranuPack sareng GranuCharge (nyaéta "tiis").
Sampel atah dianalisis nganggo GranuPack, GranuDrum sareng GranuCharge dina kalembaban / suhu kamar anu sami (nyaéta 35,0 ± 1,5% RH sareng 21,0 ± 1,0 ° C suhu).
Indéks kohési ngitung flowability of powders na correlates kalawan parobahan dina posisi panganteur (bubuk / hawa), nu ngan tilu gaya kontak (van der Waals, kapilér jeung gaya éléktrostatik).Saméméh percobaan, kalembaban hawa relatif (RH,%) jeung suhu (°C) kacatet.Lajeng bubuk ieu dituang kana kendang, sarta percobaan dimimitian.
Kami nyimpulkeun yén produk ieu henteu rentan ka aglomerasi nalika ningal parameter thixotropic.Narikna, stress termal robah kabiasaan rheological bubuk sampel A jeung B tina thickening geser ka thinning geser.Di sisi séjén, Sampel C jeung SS 316L teu kapangaruhan ku suhu sarta ngan némbongkeun thickening geser.Unggal bubuk miboga kamampuh sumebarna hadé (ie indéks kohési handap) sanggeus pemanasan sarta cooling.
Pangaruh suhu ogé gumantung kana daérah khusus partikel.Nu leuwih luhur konduktivitas termal bahan, nu gede pangaruh dina suhu (ie ???225°?=250?.?-1.?-1) jeung ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Beuki leutik partikel, beuki gedé pangaruh suhu.Powders alloy aluminium anu alus teuing pikeun aplikasi suhu luhur alatan ngaronjat spreadability maranéhanana, komo leuwih tiis spésimén ngahontal flowability hadé ti powders aslina.
Pikeun unggal percobaan GranuPack, massa bubuk dirékam saméméh unggal percobaan, sarta sampel ieu pencét 500 kali kalawan frékuénsi dampak 1 Hz kalawan ragrag bébas 1 mm dina sél ukur (énergi dampak ∝).Sampel dikaluarkeun kana sél pangukur dumasar kana paréntah parangkat lunak anu mandiri.Lajeng pangukuran diulang dua kali pikeun meunteun reproducibility sareng ditalungtik rata-rata sareng simpangan baku.
Sanggeus analisa GranuPack réngsé, dénsitas bulk awal (ρ(0)), dénsitas bulk ahir (dina sababaraha keran, n = 500, nyaéta ρ(500)), rasio Hausner/indéks Carr (Hr/Cr) jeung dua parameter pendaptaran (n1/2 jeung τ) patali jeung kinétika compaction.Kapadetan optimal ρ(∞) ogé ditémbongkeun (tingali Appendix 1).Tabél di handap nyusun ulang data ékspérimén.
Angka 6 jeung 7 nembongkeun kurva compaction sakabéh (dénsitas bulk versus Jumlah tabrakan) jeung n1/2 / rasio parameter Hausner.Kasalahan bar diitung ngagunakeun mean ditémbongkeun dina unggal kurva, sarta simpangan baku diitung ku nguji ulang.
Produk stainless steel 316L mangrupikeun produk anu paling beurat (ρ(0) = 4,554 g/mL).Dina hal dénsitas ngetok, SS 316L tetep bubuk heaviest (ρ(n) = 5,044 g/mL), dituturkeun ku Sampel A (ρ(n) = 1,668 g/mL), dituturkeun ku Sampel B (ρ(n) = 1,668 g/ml)./ml) (n) = 1,645 g/ml).Sampel C nyaéta panghandapna (ρ(n) = 1,581 g/mL).Numutkeun dénsitas bulk bubuk awal, urang tingali yén sampel A teh lightest, sarta nyokot kana akun kasalahan (1,380 g / ml), sampel B jeung C boga nilai sarua.
Nalika bubuk dipanaskeun, rasio Hausner na turun, sareng ieu ngan ukur lumangsung dina conto B, C, sareng SS 316L.Pikeun sampel A, teu mungkin pikeun ngalakukeun alatan ukuran bar kasalahan.Pikeun n1/2, trend parametrik underlining leuwih kompleks.Pikeun sampel A jeung SS 316L, nilai n1/2 turun sanggeus 2 h dina 200 ° C, sedengkeun pikeun powders B jeung C ngaronjat sanggeus loading termal.
A feeder geter dipaké pikeun tiap percobaan GranuCharge (tingali Gambar 8).Paké 316L tubing stainless steel.Pangukuran diulang 3 kali pikeun meunteun reproducibility.Beurat produk anu dianggo pikeun unggal pangukuran kirang langkung 40 ml sareng henteu aya bubuk anu pulih saatos pangukuran.
Saméméh percobaan, beurat bubuk (mp, g), kalembaban hawa relatif (RH, %), jeung suhu (°C) kacatet.Dina mimiti tés, dénsitas muatan bubuk primér (q0 dina µC/kg) diukur ku cara nempatkeun bubuk dina cangkir Faraday.Tungtungna, massa bubuk dibereskeun jeung dénsitas muatan ahir (qf, µC/kg) jeung Δq (Δq = qf – q0) dina ahir percobaan diitung.
Data GranuCharge atah dipidangkeun dina Tabél 2 sareng Gambar 9 (σ nyaéta simpangan baku anu diitung tina hasil tés réproduktifitas), sareng hasilna dipidangkeun salaku histogram (ngan q0 sareng Δq anu dipidangkeun).SS 316L boga muatan awal panghandapna;ieu bisa jadi alatan kanyataan yén produk ieu boga PSD pangluhurna.Lamun datang ka loading awal bubuk alloy aluminium primér, euweuh conclusions bisa digambar alatan ukuran kasalahan.
Saatos kontak sareng pipa stainless steel 316L, sampel A narima jumlah pangsaeutikna muatan, bari powders B jeung C némbongkeun trend sarupa, lamun bubuk SS 316L ieu digosok ngalawan SS 316L, kapanggih dénsitas muatan deukeut 0 (tingali runtuyan triboelectric).Produk B masih leuwih boga muatan ti A. Pikeun sampel C, trend terus (muatan awal positif jeung muatan ahir sanggeus leakage), tapi jumlah muatan naek sanggeus degradasi termal.
Saatos 2 jam setrés termal dina 200 °C, paripolah bubuk janten pikaresepeun pisan.Dina sampel A jeung B, muatan awal turun sarta muatan ahir bergeser tina négatip ka positif.bubuk SS 316L boga muatan awal pangluhurna sarta parobahan dénsitas muatan na jadi positif tapi tetep low (ie 0,033 nC/g).
Kami nalungtik pangaruh degradasi termal dina paripolah gabungan tina alloy aluminium (AlSi10Mg) sareng bubuk stainless steel 316L, sedengkeun bubuk asli dianalisis saatos 2 jam dina hawa 200 ° C.
Pamakéan bubuk dina suhu luhur bisa ningkatkeun flowability produk, pangaruh nu sigana leuwih penting pikeun powders kalawan aréa spésifik tinggi jeung bahan kalawan konduktivitas termal tinggi.GranuDrum ieu dipaké pikeun evaluate aliran, GranuPack ieu dipaké pikeun analisis packing dinamis, sarta GranuCharge ieu dipaké pikeun nganalisis triboelectricity bubuk dina kontak kalayan 316L pipe stainless steel.
Hasil ieu ditangtukeun maké GranuPack, nu némbongkeun hiji pamutahiran dina koefisien Hausner pikeun tiap bubuk (iwal sampel A, alatan ukuran kasalahan) sanggeus prosés stress termal.Taya trend jelas kapanggih pikeun parameter packing (n1/2) sakumaha sababaraha produk némbongkeun kanaékan speed packing bari batur miboga éfék kontras (misalna Sampel B jeung C).