Biz sizning tajribangizni yaxshilash uchun cookie-fayllardan foydalanamiz. Ushbu saytni ko'rib chiqishda davom etish orqali siz bizning cookie-fayllardan foydalanishimizga rozilik bildirasiz. Qo'shimcha ma'lumot.
Qo'shimcha ishlab chiqarish (AM) bir vaqtning o'zida bitta ultra yupqa qatlamli 3D obyektlarni yaratishni o'z ichiga oladi, bu esa uni an'anaviy ishlov berishga qaraganda qimmatroq qiladi. Biroq, yig'ish jarayonida kukunning faqat kichik bir qismi komponentga payvandlanadi. Qolganlari birlashmaydi, shuning uchun ulardan qayta foydalanish mumkin. Aksincha, agar obyekt klassik usulda yaratilgan bo'lsa, odatda materialni olib tashlash uchun frezalash va ishlov berish talab etiladi.
Kukunning xususiyatlari mashinaning parametrlarini belgilaydi va birinchi navbatda hisobga olinishi kerak. Eritilmagan kukun ifloslangan va qayta ishlanmasligi sababli, AM narxi iqtisodiy jihatdan foydali bo'lmaydi. Kukunning parchalanishi ikkita hodisaga olib keladi: mahsulotning kimyoviy modifikatsiyasi va morfologiya va zarrachalar hajmining taqsimlanishi kabi mexanik xususiyatlarning o'zgarishi.
Birinchi holda, asosiy vazifa sof qotishmalarni o'z ichiga olgan qattiq tuzilmalarni yaratishdir, shuning uchun biz kukunning ifloslanishidan, masalan, oksidlar yoki nitridlar bilan ifloslanishidan qochishimiz kerak. Ikkinchi hodisada bu parametrlar suyuqlik va tarqalish bilan bog'liq. Shuning uchun, kukun xususiyatlarining har qanday o'zgarishi mahsulotning notekis taqsimlanishiga olib kelishi mumkin.
So'nggi nashrlardan olingan ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, klassik oqim o'lchagichlari kukun qatlamiga asoslangan holda AMdagi kukunning taqsimlanishi haqida yetarli ma'lumot bera olmaydi. Xom ashyoning (yoki kukunning) tavsifiga kelsak, bozorda ushbu talabni qondira oladigan bir nechta tegishli o'lchash usullari mavjud. O'lchash moslamasida va jarayonda kuchlanish holati va kukun oqimi maydoni bir xil bo'lishi kerak. Siqish yuklarining mavjudligi IM qurilmalarida kesish sinovlari va klassik reometrlarda ishlatiladigan erkin sirt oqimi bilan mos kelmaydi.
GranuTools AM kukunini tavsiflash uchun ish jarayonini ishlab chiqdi. Bizning asosiy maqsadimiz har bir geometriyani aniq jarayon simulyatsiyasi vositasi bilan jihozlashdir va bu ish jarayoni turli xil bosib chiqarish jarayonlarida kukun sifatining evolyutsiyasini tushunish va kuzatish uchun ishlatiladi. Turli xil issiqlik yuklarida (100 dan 200 °C gacha) turli vaqt oralig'ida bir nechta standart alyuminiy qotishmalari (AlSi10Mg) tanlandi.
Kukunning elektr zaryadini to'plash qobiliyatini tahlil qilish orqali issiqlik degradatsiyasini boshqarish mumkin. Kukunlar oqimliligi (GranuDrum asbobi), qadoqlash kinetikasi (GranuPack asbobi) va elektrostatik xatti-harakatlar (GranuCharge asbobi) bo'yicha tahlil qilindi. Kogeziya va qadoqlash kinetikasini o'lchash kukun sifatini kuzatish uchun mos keladi.
Qo'llash oson bo'lgan kukunlar past yopishish ko'rsatkichlarini ko'rsatadi, tez to'ldirish dinamikasiga ega kukunlar esa to'ldirish qiyinroq bo'lgan mahsulotlarga nisbatan pastroq g'ovaklilikka ega mexanik qismlarni ishlab chiqaradi.
Laboratoriyamizda bir necha oy saqlangandan so'ng, turli zarrachalar o'lchamlari taqsimotiga ega uchta alyuminiy qotishma kukuni (AlSi10Mg) va bitta 316L zanglamaydigan po'lat namunasi tanlandi, bu yerda A, B va C namunalari deb ataladi. Namunalarning xususiyatlari boshqa ishlab chiqaruvchilarnikidan farq qilishi mumkin. Namuna zarrachalar o'lchamlari taqsimoti lazer difraksiyasi tahlili/ISO 13320 yordamida o'lchandi.
Ular mashinaning parametrlarini boshqarganligi sababli, avval kukunning xususiyatlarini hisobga olish kerak va agar erimagan kukunlar ifloslangan va qayta ishlanmaydigan deb hisoblansa, unda qo'shimcha ishlab chiqarish umid qilinganidek iqtisodiy emas. Shuning uchun uchta parametr o'rganiladi: kukun oqimi, qadoqlash dinamikasi va elektrostatika.
Yoyilish qobiliyati qayta qoplash operatsiyasidan keyin kukun qatlamining bir xilligi va "silliqligi" bilan bog'liq. Bu juda muhim, chunki silliq sirtlarni chop etish osonroq va ularni yopishish indeksini o'lchash bilan GranuDrum asbobi bilan tekshirish mumkin.
G'ovaklar materialning zaif nuqtalari bo'lgani uchun ular yoriqlarga olib kelishi mumkin. To'ldirish dinamikasi ikkinchi asosiy parametrdir, chunki tez to'ldiruvchi kukunlar past g'ovaklikni ta'minlaydi. Bu xatti-harakatlar GranuPack yordamida n1/2 qiymatida o'lchanadi.
Kukun tarkibida elektr zaryadlarining mavjudligi aglomeratlarning hosil bo'lishiga olib keladigan birlashuvchi kuchlarni yaratadi. GranuCharge kukunlarning oqim paytida tanlangan materiallar bilan aloqa qilganda elektrostatik zaryad hosil qilish qobiliyatini o'lchaydi.
Qayta ishlash jarayonida GranuCharge oqimning yomonlashishini, masalan, AMda qatlam hosil qilganda bashorat qilishi mumkin. Shunday qilib, olingan o'lchovlar don yuzasining holatiga (oksidlanish, ifloslanish va pürüzlülük) juda sezgir. Keyin olingan kukunning qarishini aniq aniqlash mumkin (±0,5 nC).
GranuDrum aylanuvchi baraban printsipiga asoslangan dasturlashtirilgan kukun oqimini o'lchash usuli hisoblanadi. Kukun namunasining yarmi shaffof yon devorlarga ega gorizontal silindrda joylashgan. Baraban o'z o'qi atrofida 2 dan 60 rpm gacha burchak tezligida aylanadi va CCD kamera suratga oladi (1 soniya oralig'ida 30 dan 100 gacha tasvir). Havo/kukun interfeysi har bir tasvirda chekka aniqlash algoritmi yordamida aniqlanadi.
Interfeysning o'rtacha holatini va ushbu o'rtacha holat atrofidagi tebranishlarni hisoblang. Har bir aylanish tezligi uchun oqim burchagi (yoki "dinamik tinchlanish burchagi") αf o'rtacha interfeys holatidan hisoblanadi va donalararo bog'lanish bilan bog'liq dinamik koeffitsient σf interfeys tebranishlaridan tahlil qilinadi.
Oqim burchagiga bir qator parametrlar ta'sir qiladi: ishqalanish, shakl va zarrachalar orasidagi birikish (van der Waals, elektrostatik va kapillyar kuchlar). Birikuvchi kukunlar uzluksiz oqimga, yopishqoq bo'lmagan kukunlar esa muntazam oqimga olib keladi. Oqim burchagi αf ning past qiymatlari yaxshi oqimga mos keladi. Nolga yaqin dinamik adgeziya indeksi birikmaydigan kukunga mos keladi, shuning uchun kukunning adgeziyasi oshgani sayin, adgeziya indeksi ham shunga mos ravishda oshadi.
GranuDrum sizga ko'chkining birinchi burchagini va oqim paytida kukunning aeratsiyasini o'lchash, shuningdek, aylanish tezligiga qarab yopishish indeksi σf va oqim burchagi αf ni o'lchash imkonini beradi.
GranuPack’ning hajm zichligi, urish zichligi va Hausner nisbati o‘lchovlari (shuningdek, “urish sinovlari” deb ham ataladi) o‘lchash qulayligi va tezligi tufayli kukunni tavsiflash uchun idealdir. Kukunning zichligi va uning zichligini oshirish qobiliyati saqlash, tashish, aglomeratsiya va boshqalar paytida muhim parametrlar hisoblanadi. Tavsiya etilgan protseduralar Farmakopeya tarkibida keltirilgan.
Ushbu oddiy sinovning uchta asosiy kamchiligi bor. O'lchov operatorga bog'liq va to'ldirish usuli kukunning boshlang'ich hajmiga ta'sir qiladi. Umumiy hajmni o'lchash natijalarda jiddiy xatolarga olib kelishi mumkin. Tajribaning soddaligi tufayli biz boshlang'ich va yakuniy o'lchovlar orasidagi siqilish dinamikasini hisobga olmadik.
Uzluksiz chiqish joyiga yuborilgan kukunning xatti-harakati avtomatlashtirilgan uskunalar yordamida tahlil qilindi. n marta bosishdan keyin Hausner koeffitsienti Hr, boshlang'ich zichlik ρ(0) va yakuniy zichlik ρ(n) ni aniq o'lchang.
Bosishlar soni odatda n=500 ga teng. GranuPack - bu so'nggi dinamik tadqiqotlarga asoslangan avtomatlashtirilgan va ilg'or bosish zichligini o'lchash vositasi.
Boshqa indekslardan foydalanish mumkin, ammo ular bu yerda ko'rsatilmagan. Kukun qat'iy avtomatlashtirilgan ishga tushirish jarayoni orqali metall naychaga joylashtiriladi. Dinamik parametr n1/2 va maksimal zichlik ρ(∞) ning ekstrapolyatsiyasi siqilish egri chizig'idan olib tashlandi.
Siqish paytida kukun/havo chegarasini bir tekisda ushlab turish uchun kukun qatlamining ustiga yengil ichi bo'sh silindr qo'yilgan. Kukun namunasini o'z ichiga olgan naycha belgilangan balandlikka ΔZ ko'tariladi va odatda belgilangan balandlikka ΔZ = 1 mm yoki ΔZ = 3 mm balandlikda erkin tushadi, bu har bir teginishdan keyin avtomatik ravishda o'lchanadi. Balandlikdan qoziqning hajmi V ni hisoblang.
Zichlik - bu m massasining kukun qatlami V hajmiga nisbati. m kukunining massasi ma'lum, zichlik ρ har bir zarbadan keyin qo'llaniladi.
Hausner koeffitsienti Hr siqilish koeffitsienti bilan bog'liq va Hr = ρ(500) / ρ(0) tenglama bilan tahlil qilinadi, bu yerda ρ(0) boshlang'ich hajm zichligi va ρ(500) 500 sikldan keyin hisoblangan oqimdir. Zichlik krani. GranuPack usulidan foydalanganda natijalar oz miqdordagi kukun (odatda 35 ml) yordamida takrorlanishi mumkin.
Kukunning xususiyatlari va qurilma tayyorlangan materialning xususiyatlari asosiy parametrlar hisoblanadi. Oqim paytida, triboelektrik effekt tufayli kukun ichida elektrostatik zaryadlar hosil bo'ladi, bu ikkita qattiq jism bir-biriga tegib ketganda zaryadlar almashinuvidir.
Kukun qurilma ichiga oqib kirganda, zarrachalar orasidagi va zarrachalar bilan qurilma orasidagi aloqada triboelektrik effekt yuzaga keladi.
Tanlangan material bilan aloqa qilganda, GranuCharge oqim paytida kukun ichida hosil bo'lgan elektrostatik zaryad miqdorini avtomatik ravishda o'lchaydi. Kukun namunasi tebranuvchi V-naycha ichida oqadi va kukun V-naycha ichida harakatlanganda hosil bo'lgan zaryadni o'lchaydigan elektrometrga ulangan Faraday stakaniga tushadi. Takrorlanadigan natijalar uchun V-naychalarni tez-tez oziqlantirish uchun aylanadigan yoki tebranuvchi moslamadan foydalaning.
Triboelektrik effekt bir jismning o'z yuzasida elektronlarni qabul qilishiga va shu tariqa manfiy zaryadlanishiga, boshqa jism esa elektronlarni yo'qotishiga va shu tariqa musbat zaryadlanishiga olib keladi. Ba'zi materiallar boshqalariga qaraganda osonroq elektronlarni qabul qiladi va shunga o'xshash, boshqa materiallar ham elektronlarni osonroq yo'qotadi.
Qaysi materialning manfiy, qaysi materialning musbatga aylanishi, ishtirok etuvchi materiallarning elektronlarni olish yoki yo'qotishga nisbatan nisbiy moyilligiga bog'liq. Ushbu tendentsiyalarni ifodalash uchun 1-jadvalda ko'rsatilgan triboelektrik qatorlar ishlab chiqildi. Musbat zaryad tendentsiyasiga ega materiallar va manfiy zaryad tendentsiyasiga ega bo'lgan boshqa materiallar ro'yxatga olingan va hech qanday xulq-atvor tendentsiyasini ko'rsatmaydigan material usullari jadvalning o'rtasida keltirilgan.
Boshqa tomondan, jadval faqat materiallarning zaryadlash xatti-harakatlaridagi tendentsiyalar haqida ma'lumot beradi, shuning uchun GranuCharge kukunlarning zaryadlash xatti-harakatlari uchun aniq raqamli qiymatlarni taqdim etish uchun yaratilgan.
Termik parchalanishni tahlil qilish uchun bir nechta tajribalar o'tkazildi. Namunalar 200°C haroratda bir-ikki soat davomida joylashtirildi. Keyin kukun darhol GranuDrum (issiq nomi) bilan tahlil qilindi. Keyin kukun atrof-muhit haroratiga yetguncha idishga joylashtirildi va keyin GranuDrum, GranuPack va GranuCharge (ya'ni "sovuq") yordamida tahlil qilindi.
Xom namunalar GranuPack, GranuDrum va GranuCharge yordamida bir xil xona namligi/haroratida (ya'ni 35,0 ± 1,5% nisbiy namlik va 21,0 ± 1,0 °C harorat) tahlil qilindi.
Koheziya indeksi kukunlarning oqimliligini hisoblab chiqadi va interfeys pozitsiyasining o'zgarishi (kukun/havo) bilan o'zaro bog'liq bo'lib, bu faqat uchta kontakt kuchiga (van der Waals, kapillyar va elektrostatik kuchlar) to'g'ri keladi. Tajribadan oldin nisbiy havo namligi (RH, %) va harorat (°C) qayd etildi. Keyin kukun barabanga quyildi va tajriba boshlandi.
Biz tiksotrop parametrlarni hisobga olganda, bu mahsulotlar aglomeratsiyaga moyil emas degan xulosaga keldik. Qizig'i shundaki, termal stress A va B namunalari kukunlarining reologik xatti-harakatlarini siljish quyuqlashuvidan siljish yupqalashuviga o'zgartirdi. Boshqa tomondan, C va SS 316L namunalari haroratga ta'sir qilmadi va faqat siljish quyuqlashuvini ko'rsatdi. Har bir kukun qizdirilgandan va sovutilgandan keyin yaxshiroq tarqalish xususiyatiga ega edi (ya'ni pastroq koeffitsient).
Harorat effekti zarrachalarning o'ziga xos maydoniga ham bog'liq. Materialning issiqlik o'tkazuvchanligi qanchalik yuqori bo'lsa, haroratga ta'siri shunchalik katta bo'ladi (ya'ni ???225°?=250??-1.?-1) va ???316?. 225°?=19??-1.?-1). Zarracha qanchalik kichik bo'lsa, haroratning ta'siri shunchalik katta bo'ladi. Alyuminiy qotishma kukunlari yuqori haroratda qo'llanilishi uchun juda yaxshi, chunki ularning tarqalishi ortadi va hatto sovutilgan namunalar ham asl kukunlarga qaraganda yaxshiroq oqimga erishadi.
Har bir GranuPack tajribasi uchun har bir tajribadan oldin kukunning massasi qayd etildi va namunaga 500 marta 1 Gts zarba chastotasi bilan, o'lchash katakchasida 1 mm erkin tushish bilan urildi (zarba energiyasi ∝). Namuna foydalanuvchi mustaqil dasturiy ta'minot ko'rsatmalariga muvofiq o'lchash katakchasiga yuborildi. Keyin takrorlanuvchanlikni baholash uchun o'lchovlar ikki marta takrorlandi va o'rtacha qiymat va standart og'ish tekshirildi.
GranuPack tahlili tugagandan so'ng, siqilish kinetikasi bilan bog'liq bo'lgan dastlabki hajm zichligi (ρ(0)), yakuniy hajm zichligi (bir nechta teginishlarda, n = 500, ya'ni ρ(500)), Hausner nisbati/Carr indeksi (Hr/Cr) va ikkita ro'yxatga olish parametrlari (n1/2 va τ). Optimal zichlik ρ(∞) ham ko'rsatilgan (1-ilovaga qarang). Quyidagi jadval eksperimental ma'lumotlarni qayta tuzadi.
6 va 7-rasmlarda umumiy siqilish egri chizig'i (massa zichligi va ta'sirlar soni) va n1/2/Hausner parametr nisbati ko'rsatilgan. O'rtacha qiymatdan foydalanib hisoblangan xato satrlari har bir egri chiziqda ko'rsatilgan va standart og'ishlar takrorlanishni tekshirish orqali hisoblangan.
316L zanglamaydigan po'latdan yasalgan mahsulot eng og'ir mahsulot bo'ldi (ρ(0) = 4,554 g/ml). Urish zichligi jihatidan SS 316L eng og'ir kukun bo'lib qolmoqda (ρ(n) = 5,044 g/ml), undan keyin A namunasi (ρ(n) = 1,668 g/ml), undan keyin B namunasi (ρ(n) = 1,668 g/ml). /ml) (n) = 1,645 g/ml). C namunasi eng past bo'ldi (ρ(n) = 1,581 g/ml). Dastlabki kukunning massa zichligiga ko'ra, A namunasi eng yengil ekanligini ko'ramiz va xatolarni (1,380 g/ml) hisobga olgan holda, B va C namunalari taxminan bir xil qiymatga ega.
Kukun qizdirilganda uning Hausner nisbati pasayadi va bu faqat B, C va SS 316L namunalarida sodir bo'ladi. A namunasi uchun xato chiziqlarining kattaligi tufayli buni amalga oshirishning iloji bo'lmadi. n1/2 uchun parametrik trendning tagiga chizish murakkabroq. A va SS 316L namunalari uchun n1/2 qiymati 200°C da 2 soatdan keyin pasaydi, B va C kukunlari uchun esa termik yuklanishdan keyin oshdi.
Har bir GranuCharge tajribasi uchun tebranuvchi oziqlantiruvchi ishlatilgan (8-rasmga qarang). 316L zanglamaydigan po'latdan yasalgan naychadan foydalaning. Qayta ishlab chiqarishni baholash uchun o'lchovlar 3 marta takrorlandi. Har bir o'lchov uchun ishlatilgan mahsulotning og'irligi taxminan 40 ml ni tashkil etdi va o'lchovdan keyin hech qanday kukun topilmadi.
Tajribadan oldin kukunning og'irligi (mp, g), nisbiy havo namligi (RH, %) va harorat (°C) qayd etildi. Sinov boshida kukunni Faraday stakaniga solib, birlamchi kukunning zaryad zichligi (q0, µC/kg) o'lchandi. Nihoyat, kukun massasi o'rnatildi va tajriba oxirida yakuniy zaryad zichligi (qf, µC/kg) va Δq (Δq = qf – q0) hisoblab chiqildi.
GranuCharge xom ma'lumotlari 2-jadval va 9-rasmda ko'rsatilgan (σ - takrorlanuvchanlik sinovi natijalaridan hisoblangan standart og'ish) va natijalar gistogramma sifatida ko'rsatilgan (faqat q0 va Δq ko'rsatilgan). SS 316L eng past boshlang'ich zaryadga ega; bu mahsulot eng yuqori PSDga ega bo'lishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Birlamchi alyuminiy qotishma kukunining dastlabki yuklanishiga kelsak, xatolarning kattaligi tufayli hech qanday xulosa chiqarish mumkin emas.
316L zanglamaydigan po'lat quvur bilan aloqa qilgandan so'ng, A namunasi eng kam zaryad oldi, B va C kukunlari esa shunga o'xshash tendentsiyani ko'rsatdi, agar SS 316L kukuni SS 316L ga ishqalansa, 0 ga yaqin zaryad zichligi topildi (triboelektrik seriyasiga qarang). B mahsuloti hali ham A ga qaraganda ko'proq zaryadlangan. C namunasi uchun tendentsiya davom etadi (ijobiy boshlang'ich zaryad va oqishdan keyin yakuniy zaryad), ammo termal degradatsiyadan keyin zaryadlar soni ortadi.
200 °C da 2 soatlik termal stressdan so'ng, kukunning xatti-harakati juda qiziqarli bo'lib qoladi. A va B namunalarida dastlabki zaryad kamaydi va oxirgi zaryad manfiydan musbatga o'tdi. SS 316L kukuni eng yuqori boshlang'ich zaryadga ega edi va uning zaryad zichligi o'zgarishi musbat bo'ldi, ammo past bo'lib qoldi (ya'ni 0,033 nC/g).
Biz alyuminiy qotishmasi (AlSi10Mg) va 316L zanglamaydigan po'lat kukunlarining birgalikdagi xatti-harakatlariga termal degradatsiyaning ta'sirini o'rganib chiqdik, asl kukunlar esa 200°C haroratda havoda 2 soatdan keyin tahlil qilindi.
Kukunlardan yuqori haroratlarda foydalanish mahsulotning oqimliligini yaxshilashi mumkin, bu ta'sir yuqori o'ziga xos maydonga ega kukunlar va yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega materiallar uchun muhimroq ko'rinadi. GranuDrum oqimni baholash uchun, GranuPack dinamik qadoqlash tahlili uchun va GranuCharge 316L zanglamaydigan po'lat quvur bilan aloqada kukunning triboelektrikligini tahlil qilish uchun ishlatilgan.
Bu natijalar GranuPack yordamida aniqlandi, bu esa termal stress jarayonidan keyin har bir kukun uchun Hausner koeffitsientining yaxshilanishini ko'rsatdi (xatolar hajmi tufayli A namunasi bundan mustasno). Qadoqlash parametri (n1/2) uchun aniq tendentsiya topilmadi, chunki ba'zi mahsulotlar qadoqlash tezligining oshishini ko'rsatdi, boshqalari esa kontrast ta'sirga ega edi (masalan, B va C namunalari).