Mēs izmantojam sīkfailus, lai uzlabotu jūsu pieredzi.Turpinot pārlūkot šo vietni, jūs piekrītat sīkdatņu izmantošanai.Papildus informācija.
Piedevu ražošana (AM) ietver trīsdimensiju objektu izveidi, pa vienam īpaši plānam slānim, padarot to dārgāku nekā tradicionālā apstrāde.Tomēr tikai neliela daļa pulvera, kas nogulsnēts montāžas procesā, tiek pielodēts komponentā.Pārējais pēc tam nekūst, tāpēc to var izmantot atkārtoti.Turpretim, ja objekts ir izveidots klasiski, parasti ir nepieciešama materiāla noņemšana ar frēzēšanu un apstrādi.
Pulvera īpašības nosaka mašīnas parametrus, un tie vispirms ir jāņem vērā.AM izmaksas būtu neekonomiskas, ņemot vērā, ka neizkusušais pulveris ir piesārņots un nav pārstrādājams.Pulveru bojājumi izraisa divas parādības: produkta ķīmisko modifikāciju un mehānisko īpašību izmaiņas, piemēram, morfoloģiju un daļiņu izmēru sadalījumu.
Pirmajā gadījumā galvenais uzdevums ir izveidot cietas struktūras, kas satur tīrus sakausējumus, tāpēc mums ir jāizvairās no pulvera piesārņošanas, piemēram, ar oksīdiem vai nitrīdiem.Pēdējā gadījumā šie parametri ir saistīti ar plūstamību un izkliedējamību.Tāpēc jebkuras izmaiņas pulvera īpašībās var izraisīt nevienmērīgu produkta sadalījumu.
Dati no jaunākajām publikācijām liecina, ka klasiskie caurplūdes mērītāji nevar sniegt adekvātu informāciju par pulvera plūstamību pulvera slāņa piedevu ražošanā.Attiecībā uz izejvielu (vai pulveru) raksturojumu tirgū ir vairākas piemērotas mērīšanas metodes, kas var apmierināt šo prasību.Sprieguma stāvoklim un pulvera plūsmas laukam jābūt vienādam mērīšanas kamerā un procesā.Saspiešanas slodžu klātbūtne nav savienojama ar brīvo virsmas plūsmu, ko izmanto AM ierīcēs bīdes šūnu testeros un klasiskajos reometros.
GranuTools ir izstrādājis darbplūsmas pulvera raksturošanai piedevu ražošanā.Mūsu galvenais mērķis bija izveidot vienu rīku katrā ģeometrijā precīzai procesa modelēšanai, un šī darbplūsma tika izmantota, lai izprastu un izsekotu pulvera kvalitātes attīstību vairākās drukas piegājienos.Tika izvēlēti vairāki standarta alumīnija sakausējumi (AlSi10Mg) dažādiem ilgumiem pie dažādām termiskām slodzēm (no 100 līdz 200 °C).
Termisko degradāciju var kontrolēt, analizējot pulvera spēju uzglabāt lādiņu.Pulverus analizēja attiecībā uz plūstamību (GranuDrum instruments), iepakošanas kinētiku (GranuPack instruments) un elektrostatisko izturēšanos (GranuCharge instruments).Kohēzijas un blīvēšanas kinētikas mērījumi ir pieejami šādām pulveru masām.
Pulveriem, kas viegli klājas, būs zems kohēzijas indekss, savukārt pulveri ar ātru pildīšanās dinamiku ražos mehāniskās detaļas ar mazāku porainību, salīdzinot ar produktiem, kurus ir grūtāk pildīt.
Tika atlasīti trīs alumīnija sakausējuma pulveri (AlSi10Mg), kas tika uzglabāti mūsu laboratorijā vairākus mēnešus ar dažādu daļiņu izmēru sadalījumu, un viens 316L nerūsējošā tērauda paraugs, kas šeit saukts par A, B un C paraugu.Paraugu īpašības var atšķirties no citiem.ražotājiem.Parauga daļiņu izmēru sadalījums tika mērīts ar lāzera difrakcijas analīzi/ISO 13320.
Tā kā tie kontrolē iekārtas parametrus, vispirms ir jāņem vērā pulvera īpašības, un, ja mēs uzskatām, ka neizkusušais pulveris ir piesārņots un nav pārstrādājams, piedevu ražošanas izmaksas nebūs tik ekonomiskas, kā mēs vēlētos.Tāpēc tiks pētīti trīs parametri: pulvera plūsma, blīvēšanas kinētika un elektrostatika.
Smērējamība ir saistīta ar pulvera slāņa viendabīgumu un “gludumu” pēc pārklāšanas.Tas ir ļoti svarīgi, jo gludas virsmas ir vieglāk apdrukāt, un tās var pārbaudīt ar GranuDrum rīku ar adhēzijas indeksa mērījumu.
Tā kā poras ir materiāla vājās vietas, tās var izraisīt plaisas.Iepakošanas dinamika ir otrs kritiskais parametrs, jo ātri iepakojamajiem pulveriem ir zema porainība.Šī uzvedība tika mērīta ar GranuPack ar vērtību n1/2.
Elektriskā lādiņa klātbūtne pulverī rada kohēzijas spēkus, kas izraisa aglomerātu veidošanos.GranuCharge mēra pulvera spēju radīt elektrostatisko lādiņu, saskaroties ar izvēlētu materiālu plūsmas laikā.
Apstrādes laikā GranuCharge var paredzēt plūsmas pasliktināšanos, piemēram, slāņa veidošanos AM.Tādējādi iegūtie mērījumi ir ļoti jutīgi pret graudu virsmas stāvokli (oksidāciju, piesārņojumu un raupjumu).Pēc tam var precīzi noteikt reģenerētā pulvera novecošanos (± 0,5 nC).
GranuDrum pamatā ir rotējošas trumuļa princips, un tā ir ieprogrammēta metode pulvera plūstamības mērīšanai.Horizontālā cilindrā ar caurspīdīgām sānu sienām ir puse no pulvera parauga.Bungas griežas ap savu asi ar leņķisko ātrumu no 2 līdz 60 apgr./min, un CCD kamera uzņem attēlus (no 30 līdz 100 attēliem ar 1 sekundes intervālu).Gaisa/pulvera saskarne tiek identificēta katrā attēlā, izmantojot malu noteikšanas algoritmu.
Aprēķiniet saskarnes vidējo pozīciju un svārstības ap šo vidējo pozīciju.Katram rotācijas ātrumam plūsmas leņķis (vai "dinamiskais atpūtas leņķis") αf tiek aprēķināts no vidējās saskarnes pozīcijas, un dinamiskās adhēzijas indekss σf, kas attiecas uz starpdaļiņu saiti, tiek analizēts no saskarnes svārstībām.
Plūsmas leņķi ietekmē vairāki parametri: berze starp daļiņām, forma un kohēzija (van der Waals, elektrostatiskie un kapilārie spēki).Kohēzijas pulveri nodrošina periodisku plūsmu, savukārt nekohēzijas pulveri nodrošina regulāru plūsmu.Mazākas plūsmas leņķa αf vērtības atbilst labām plūsmas īpašībām.Dinamiskais adhēzijas indekss, kas tuvs nullei, atbilst nesakarīgam pulverim, tāpēc, palielinoties pulvera saķerei, attiecīgi palielinās adhēzijas indekss.
GranuDrum ļauj izmērīt pulvera pirmās lavīnas un aerācijas leņķi plūsmas laikā, kā arī izmērīt saķeres indeksu σf un plūsmas leņķi αf atkarībā no griešanās ātruma.
GranuPack tilpuma blīvuma, pieskaršanās blīvuma un Hausnera attiecības mērījumi (saukti arī par "pieskāriena testiem") ir ļoti populāri pulvera raksturojumā, jo mērīšana ir vienkārša un ātra.Pulvera blīvums un spēja palielināt tā blīvumu ir svarīgi parametri uzglabāšanas, transportēšanas, aglomerācijas uc laikā. Ieteicamā procedūra ir aprakstīta Farmakopejā.
Šim vienkāršajam testam ir trīs galvenie trūkumi.Mērījumi ir atkarīgi no operatora, un iepildīšanas metode ietekmē sākotnējo pulvera tilpumu.Vizuālie tilpuma mērījumi rezultātos var radīt nopietnas kļūdas.Eksperimenta vienkāršības dēļ mēs ignorējām blīvēšanas dinamiku starp sākotnējo un galīgo izmēru.
Nepārtrauktā izplūdes atverē ievadītā pulvera uzvedība tika analizēta, izmantojot automatizētu aprīkojumu.Precīzi izmēra Hausnera koeficientu Hr, sākotnējo blīvumu ρ(0) un galīgo blīvumu ρ(n) pēc n klikšķiem.
Pieskārienu skaits parasti tiek fiksēts uz n=500.GranuPack ir automatizēts un uzlabots pieskāriena blīvuma mērījums, kura pamatā ir jaunākie dinamiskie pētījumi.
Var izmantot citus indeksus, taču tie šeit nav uzskaitīti.Pulveris tiek ievietots metāla caurulēs un tiek pakļauts stingrai automātiskai inicializācijas procesam.Dinamiskā parametra n1/2 un maksimālā blīvuma ρ(∞) ekstrapolācija tiek ņemta no blīvēšanas līknes.
Viegls dobs cilindrs atrodas pulvera slāņa augšpusē, lai saglabātu pulvera/gaisa saskarnes līmeni blīvēšanas laikā.Caurule, kurā atrodas pulvera paraugs, paceļas līdz fiksētam augstumam ∆Z un pēc tam brīvi nokrīt līdz augstumam, kas parasti fiksēts pie ∆Z = 1 mm vai ∆Z = 3 mm, ko mēra automātiski pēc katra trieciena.Pēc augstuma jūs varat aprēķināt kaudzes tilpumu V.
Blīvums ir masas m attiecība pret pulvera slāņa tilpumu V.Pulvera masa m ir zināma, blīvums ρ tiek piemērots pēc katras izlaišanas.
Hausnera koeficients Hr ir saistīts ar blīvēšanas ātrumu un tiek analizēts ar vienādojumu Hr = ρ(500) / ρ(0), kur ρ(0) ir sākotnējais tilpuma blīvums un ρ(500) ir aprēķinātais blīvums pēc 500. krāni.Rezultātus var reproducēt ar nelielu pulvera daudzumu (parasti 35 ml), izmantojot GranuPack metodi.
Galvenie parametri ir pulvera īpašības un materiāla raksturs, no kura ierīce ir izgatavota.Plūsmas laikā pulvera iekšpusē rodas elektrostatiskie lādiņi, un šos lādiņus izraisa triboelektriskais efekts, lādiņu apmaiņa, saskaroties divām cietām vielām.
Kad pulveris ieplūst ierīces iekšpusē, daļiņu saskarē un daļiņas un ierīces saskarē rodas triboelektriskie efekti.
Saskaroties ar izvēlēto materiālu, GranuCharge automātiski mēra elektrostatiskā lādiņa daudzumu, kas rodas pulvera iekšpusē plūsmas laikā.Pulvera paraugs plūst vibrējošā V veida caurulē un iekrīt Faradeja kausā, kas savienots ar elektrometru, kas mēra lādiņu, ko pulveris iegūst, pārvietojoties pa V veida cauruli.Lai iegūtu reproducējamus rezultātus, bieži padodiet V veida cauruli ar rotējošu vai vibrējošu ierīci.
Triboelektriskais efekts izraisa to, ka viens objekts iegūst elektronus uz tā virsmas un tādējādi tiek negatīvi uzlādēts, savukārt cits objekts zaudē elektronus un tāpēc ir pozitīvi uzlādēts.Daži materiāli iegūst elektronus vieglāk nekā citi, un līdzīgi citi materiāli zaudē elektronus vieglāk.
Kurš materiāls kļūst negatīvs un kurš pozitīvs, ir atkarīgs no iesaistīto materiālu relatīvās tendences iegūt vai zaudēt elektronus.Lai attēlotu šīs tendences, tika izstrādātas 1. tabulā parādītās triboelektriskās sērijas.Materiāli, kuriem ir tendence būt pozitīvi lādētiem, un citi, kuriem ir tendence būt negatīvi, ir uzskaitīti, savukārt materiāli, kuriem nav uzvedības tendences, ir norādīti tabulas vidū.
No otras puses, šī tabula sniedz informāciju tikai par materiāla lādiņa uzvedības tendencēm, tāpēc GranuCharge tika izveidots, lai nodrošinātu precīzas pulvera lādiņa uzvedības vērtības.
Tika veikti vairāki eksperimenti, lai analizētu termisko sadalīšanos.Paraugus atstāja 200 ° C temperatūrā vienu līdz divas stundas.Pēc tam pulveri nekavējoties analizē ar GranuDrum (termiskais nosaukums).Pēc tam pulveri ievieto traukā, līdz tas sasniedz apkārtējās vides temperatūru, un pēc tam analizē, izmantojot GranuDrum, GranuPack un GranuCharge (ti, “aukstu”).
Neapstrādāti paraugi tika analizēti, izmantojot GranuPack, GranuDrum un GranuCharge vienā un tajā pašā mitruma/istabas temperatūrā, ti, relatīvajā mitrumā 35,0 ± 1,5% un temperatūrā 21,0 ± 1,0 °C.
Kohēzijas indekss aprēķina pulvera plūstamību un korelē ar saskarnes stāvokļa izmaiņām (pulveris/gaiss), kas atspoguļo tikai trīs kontaktspēkus (van der Waals, kapilāro un elektrostatisko).Pirms eksperimenta reģistrē relatīvo mitrumu (RH, %) un temperatūru (°C).Tad ielejiet pulveri bungas traukā un sāciet eksperimentu.
Mēs secinājām, ka šie produkti nebija jutīgi pret salipšanu, ņemot vērā tiksotropos parametrus.Interesanti, ka termiskais spriegums mainīja A un B paraugu pulveru reoloģisko uzvedību no bīdes sabiezēšanas līdz bīdes retināšanai.No otras puses, paraugus C un SS 316L neietekmēja temperatūra, un tiem bija tikai bīdes sabiezējums.Katrs pulveris uzrādīja labāku smērējamību (ti, zemāku kohēzijas indeksu) pēc karsēšanas un atdzesēšanas.
Temperatūras efekts ir atkarīgs arī no daļiņu īpašās virsmas laukuma.Jo lielāka ir materiāla siltumvadītspēja, jo lielāka ietekme uz temperatūru (ti ???225°?=250?.?-1.?-1) un ?316?225°?=19?.?-1.?-1), jo mazākas daļiņas, jo svarīgāka ir temperatūras ietekme.Darbs paaugstinātā temperatūrā ir laba izvēle alumīnija sakausējuma pulveriem to palielinātās smērējamības dēļ, un atdzesēti paraugi nodrošina vēl labāku plūstamību salīdzinājumā ar neskartiem pulveriem.
Katram GranuPack eksperimentam pulvera svars tika reģistrēts pirms katra eksperimenta, un paraugs tika pakļauts 500 triecieniem ar trieciena frekvenci 1 Hz ar mērīšanas elementa brīvo kritienu 1 mm (trieciena enerģija ∝).Paraugi tiek ievadīti mērīšanas šūnās saskaņā ar programmatūras instrukcijām neatkarīgi no lietotāja.Pēc tam mērījumus atkārtoja divas reizes, lai novērtētu reproducējamību un pārbaudītu vidējo un standarta novirzi.
Pēc GranuPack analīzes pabeigšanas tiek reģistrēts sākotnējais iepakojuma blīvums (ρ(0)), galīgais iepakojuma blīvums (ar vairākiem klikšķiem, n = 500, ti, ρ(500)), Hausnera attiecība/Carr indekss (Hr/Cr) un divi parametri (n1/2 un τ), kas saistīti ar blīvēšanas dinamiku.Parādīts arī optimālais blīvums ρ(∞) (sk. 1. pielikumu).Tālāk esošajā tabulā ir sakārtoti eksperimentālie dati.
6. un 7. attēlā parādītas kopējās blīvēšanas līknes (masas blīvums pret triecienu skaitu) un n1/2/Hausnera parametru attiecība.Kļūdu joslas, kas aprēķinātas, izmantojot vidējos rādītājus, ir parādītas katrā līknē, un standarta novirzes tika aprēķinātas no atkārtojamības testiem.
316 l nerūsējošā tērauda izstrādājums bija vissmagākais produkts (ρ(0) = 4,554 g/ml).Pieskaršanās blīvuma ziņā SS 316L joprojām ir smagākais pulveris (ρ(n) = 5,044 g/mL), kam seko paraugs A (ρ(n) = 1,668 g/mL), kam seko paraugs B (ρ (n)). = 1,668 g/ml) (n) = 1,645 g/ml).C paraugs bija viszemākais (ρ(n) = 1,581 g/ml).Saskaņā ar sākotnējā pulvera tilpuma blīvumu mēs redzam, ka A paraugs ir vieglākais, un, ņemot vērā kļūdu (1,380 g / ml), B un C paraugiem ir aptuveni vienāda vērtība.
Kad pulveris tiek karsēts, tā Hausnera koeficients samazinās, kas notiek tikai paraugiem B, C un SS 316L.A paraugam to nevar izdarīt kļūdu joslu lieluma dēļ.Attiecībā uz n1/2 parametru tendences ir grūtāk noteikt.Paraugam A un SS 316L n1/2 vērtība samazinājās pēc 2 h pie 200°C, savukārt pulveriem B un C palielinājās pēc termiskās slodzes.
Katram GranuCharge eksperimentam tika izmantots vibrējošs padevējs (sk. 8. attēlu).Izmantojiet 316L nerūsējošā tērauda cauruli.Mērījumi tika atkārtoti 3 reizes, lai novērtētu reproducējamību.Katram mērījumam izmantotā produkta svars bija aptuveni 40 ml, un pēc mērīšanas pulveris netika atgūts.
Pirms eksperimenta tiek reģistrēts pulvera svars (mp, g), relatīvais gaisa mitrums (RH, %) un temperatūra (°C).Testa sākumā izmēra primārā pulvera lādiņa blīvumu (q0 µC/kg), ievietojot pulveri Faradeja krūzē.Visbeidzot pierakstiet pulvera masu un aprēķiniet galīgo lādiņa blīvumu (qf, µC/kg) un Δq (Δq = qf – q0) eksperimenta beigās.
Neapstrādāti GranuCharge dati ir parādīti 2. tabulā un 9. attēlā (σ ir standarta novirze, kas aprēķināta no reproducējamības testa rezultātiem), un rezultāti ir parādīti kā histogrammas (tiek parādīti tikai q0 un Δq).SS 316L bija viszemākās sākotnējās izmaksas;tas var būt saistīts ar faktu, ka šim produktam ir visaugstākais PSD.Attiecībā uz primārā alumīnija sakausējuma pulvera sākotnējo uzlādes daudzumu kļūdu lieluma dēļ nevar izdarīt secinājumus.
Pēc saskares ar 316L nerūsējošā tērauda cauruli A paraugs ieguva vismazāko lādiņu, salīdzinot ar pulveriem B un C, kas iezīmē līdzīgu tendenci, kad SS 316L pulveri berzējot ar SS 316L, tiek konstatēts lādiņa blīvums tuvu 0 (sk. triboelectric sērija).Produkts B joprojām ir vairāk uzlādēts nekā A. C paraugam tendence turpinās (pozitīvs sākotnējais lādiņš un galīgais lādiņš pēc noplūdes), bet lādiņu skaits palielinās pēc termiskās degradācijas.
Pēc 2 stundu termiskā stresa 200 ° C temperatūrā pulvera darbība kļūst iespaidīga.Paraugos A un B sākotnējais lādiņš samazinās un galīgais lādiņš mainās no negatīva uz pozitīvu.SS 316L pulverim bija visaugstākais sākotnējais lādiņš, un tā lādiņa blīvuma izmaiņas kļuva pozitīvas, bet palika zemas (ti, 0,033 nC/g).
Mēs pētījām termiskās degradācijas ietekmi uz alumīnija sakausējuma (AlSi10Mg) un 316L nerūsējošā tērauda pulveru kombinēto uzvedību, analizējot oriģinālos pulverus apkārtējā gaisā pēc 2 stundām 200 ° C temperatūrā.
Pulveru izmantošana augstā temperatūrā var uzlabot produkta smērējamību, un šis efekts šķiet svarīgāks pulveriem ar lielu īpatnējo virsmu un materiāliem ar augstu siltumvadītspēju.GranuDrum tika izmantots, lai novērtētu plūsmu, GranuPack tika izmantots dinamiskai pildījuma analīzei, un GranuCharge tika izmantots, lai analizētu pulvera triboelektriskumu saskarē ar 316L nerūsējošā tērauda caurulēm.
Šie rezultāti tika noteikti, izmantojot GranuPack, kas parāda Hausnera koeficienta uzlabošanos katram pulverim (izņemot A paraugu izmēra kļūdas dēļ) pēc termiskā stresa procesa.Aplūkojot iepakošanas parametrus (n1/2), nebija skaidras tendences, jo dažiem produktiem bija palielinājies iepakošanas ātrums, bet citiem bija kontrastējoša ietekme (piemēram, B un C paraugi).
Izlikšanas laiks: 10. janvāris 2023. gada laikā