Kasutame teie kasutuskogemuse parandamiseks küpsiseid.Selle saidi sirvimist jätkates nõustute küpsiste kasutamisega.Lisainformatsioon.
Lisav tootmine (AM) hõlmab kolmemõõtmeliste objektide loomist, ühe üliõhukese kihi korraga, muutes selle traditsioonilisest töötlemisest kallimaks.Kuid ainult väike osa monteerimisprotsessi käigus sadestunud pulbrist joodetakse komponendi sisse.Ülejäänu siis ei sula, nii et seda saab uuesti kasutada.Seevastu kui objekt on loodud klassikaliselt, on tavaliselt vajalik materjali eemaldamine freesimise ja töötlemise teel.
Pulbri omadused määravad masina parameetrid ja sellega tuleb kõigepealt arvestada.AM-i maksumus oleks ebaökonoomne, arvestades, et sulamata pulber on saastunud ega ole taaskasutatav.Pulbrite kahjustamine toob kaasa kaks nähtust: toote keemiline modifitseerimine ja muutused mehaanilistes omadustes, nagu morfoloogia ja osakeste suuruse jaotus.
Esimesel juhul on põhiülesanne luua puhtaid sulameid sisaldavaid tahkeid struktuure, seega peame vältima pulbri saastumist näiteks oksiidide või nitriididega.Viimasel juhul on need parameetrid seotud voolavuse ja hajutatavusega.Seetõttu võib igasugune pulbri omaduste muutus viia toote ebaühtlase jaotumiseni.
Hiljutiste väljaannete andmed näitavad, et klassikalised voolumõõturid ei suuda anda piisavat teavet pulbri voolavuse kohta pulbrikihi lisandite valmistamisel.Mis puudutab tooraine (või pulbrite) iseloomustamist, siis turul on mitu sobivat mõõtmismeetodit, mis vastavad sellele nõudele.Pingeseisund ja pulbri vooluväli peavad mõõtelahtris ja protsessis olema samad.Survekoormuste olemasolu ei ühildu vaba pinnavooluga, mida kasutatakse AM-seadmetes nihkerakkude testrites ja klassikalistes reomeetrites.
GranuTools on välja töötanud töövood lisandite tootmise pulbri iseloomustamiseks.Meie peamine eesmärk oli omada protsesside täpseks modelleerimiseks üks tööriist iga geomeetria kohta ning seda töövoogu kasutati pulbrikvaliteedi muutumise mõistmiseks ja jälgimiseks mitmel printimiskäigul.Valiti mitu standardset alumiiniumisulamit (AlSi10Mg) erinevaks kestuseks erinevatel termilistel koormustel (100 kuni 200 °C).
Termilist lagunemist saab kontrollida, analüüsides pulbri võimet laengut säilitada.Pulbreid analüüsiti voolavuse (GranuDrum instrument), pakkimiskineetika (GranuPacki instrument) ja elektrostaatilise käitumise (GranuCharge instrument) suhtes.Kohesiooni- ja pakkimiskineetika mõõtmised on saadaval järgmiste pulbrimasside jaoks.
Kergesti levivad pulbrid kogevad madalat kohesiooniindeksit, samas kui kiire täitmisdünaamikaga pulbrid toodavad mehaanilisi osi vähem poorsusega võrreldes raskemini täidetavate toodetega.
Valiti kolm alumiiniumisulami pulbrit (AlSi10Mg), mida hoiti meie laboris mitu kuud ja mille osakeste suurus oli erinev, ja üks 316L roostevaba terase proov, mida siin nimetatakse proovideks A, B ja C.Proovide omadused võivad teistest erineda.tootjad.Proovi osakeste suuruse jaotust mõõdeti laserdifraktsioonianalüüsiga/ISO 13320.
Kuna nemad juhivad masina parameetreid, siis tuleb esmalt läbi mõelda pulbri omadused ja kui lugeda sulamata pulbrit saastunuks ja ringlusse kõlbmatuks, siis ei ole lisaainete valmistamise kulud nii ökonoomsed, kui tahaksime.Seetõttu uuritakse kolme parameetrit: pulbri voolu, pakkimise kineetikat ja elektrostaatikat.
Laotatavus on seotud pulbrikihi ühtluse ja "siledusega" pärast uuesti värvimist.See on väga oluline, kuna siledaid pindu on kergem printida ja neid saab kontrollida GranuDrum tööriistaga koos haardumisindeksi mõõtmisega.
Kuna poorid on materjali nõrgad kohad, võivad need põhjustada pragusid.Pakkimisdünaamika on teine kriitiline parameeter, kuna kiirpakkimispulbritel on madal poorsus.Seda käitumist on mõõdetud GranuPackiga väärtusega n1/2.
Elektrilaengu olemasolu pulbris tekitab ühtekuuluvusjõude, mis põhjustavad aglomeraatide moodustumist.GranuCharge mõõdab pulbri võimet tekitada voolu ajal kokkupuutel valitud materjaliga elektrostaatilist laengut.
Töötlemise ajal suudab GranuCharge ennustada voolu halvenemist, näiteks kihi moodustumist AM-is.Seega on saadud mõõtmised väga tundlikud tera pinna oleku (oksüdatsioon, saastumine ja karedus) suhtes.Taaskasutatud pulbri vananemist saab seejärel täpselt kvantifitseerida (±0,5 nC).
GranuDrum põhineb pöörleva trumli põhimõttel ja on programmeeritud meetod pulbri voolavuse mõõtmiseks.Läbipaistvate külgseintega horisontaalne silinder sisaldab pool pulbriproovist.Trummel pöörleb ümber oma telje nurkkiirusega 2–60 pööret minutis ja CCD-kaamera teeb pilte (30–100 pilti 1-sekundilise intervalliga).Õhu/pulbri liides tuvastatakse igal pildil servatuvastusalgoritmi abil.
Arvutage liidese keskmine asukoht ja võnkumised selle keskmise asukoha ümber.Iga pöörlemiskiiruse jaoks arvutatakse voolunurk (või "dünaamiline puhkenurk") αf liidese keskmisest asendist ja dünaamilist adhesiooniindeksit σf, mis viitab osakestevahelisele sidumisele, analüüsitakse liidese kõikumiste põhjal.
Voolunurka mõjutavad mitmed parameetrid: hõõrdumine osakeste vahel, kuju ja kohesioon (van der Waals, elektrostaatilised ja kapillaarjõud).Sidusad pulbrid tagavad katkendliku voolamise, mittekohesiivsed pulbrid aga korrapärase voolamise.Voolunurga αf väiksemad väärtused vastavad headele vooluomadustele.Nullilähedane dünaamiline adhesiooniindeks vastab mittesiduvale pulbrile, mistõttu pulbri adhesiooni suurenedes suureneb vastavalt ka haardumisnäitaja.
GranuDrum võimaldab mõõta voolu ajal pulbri esimese laviini ja aeratsiooni nurka, samuti mõõta adhesiooniindeksit σf ja voolunurka αf olenevalt pöörlemiskiirusest.
GranuPacki puistetiheduse, koputustiheduse ja Hausneri suhte mõõtmised (nimetatakse ka "puutetestideks") on mõõtmise lihtsuse ja kiiruse tõttu pulbri iseloomustamisel väga populaarsed.Pulbri tihedus ja võime selle tihedust suurendada on olulised parameetrid ladustamisel, transportimisel, aglomeratsioonil jne. Soovitatav protseduur on kirjeldatud farmakopöas.
Sellel lihtsal testil on kolm peamist puudust.Mõõtmised sõltuvad operaatorist ja täitmismeetod mõjutab esialgset pulbri mahtu.Helitugevuse visuaalne mõõtmine võib tulemustes põhjustada tõsiseid vigu.Katse lihtsuse tõttu jätsime tähelepanuta tihendamise dünaamika esialgse ja lõpliku mõõtme vahel.
Pidevasse väljalaskeavasse söödetud pulbri käitumist analüüsiti automatiseeritud seadmete abil.Mõõtke täpselt Hausneri koefitsient Hr, algtihedus ρ(0) ja lõpptihedus ρ(n) pärast n klõpsu.
Kraanide arv on tavaliselt fikseeritud n=500.GranuPack on automaatne ja täiustatud koputustiheduse mõõtmine, mis põhineb viimastel dünaamilistel uuringutel.
Võib kasutada ka muid indekseid, kuid neid siin ei ole.Pulber asetatakse metalltorudesse ja läbib range automaatse lähtestamisprotsessi.Dünaamilise parameetri n1/2 ja maksimaalse tiheduse ρ(∞) ekstrapolatsioon võetakse tihenduskõveralt.
Pulbrikihi peal on kerge õõnes silinder, mis hoiab pulbri/õhu liidese tihendamise ajal tasasel tasemel.Pulbriproovi sisaldav toru tõuseb fikseeritud kõrgusele ∆Z ja langeb seejärel vabalt kõrgusele, mis on tavaliselt fikseeritud ∆Z = 1 mm või ∆Z = 3 mm, mõõdetuna automaatselt pärast iga kokkupõrget.Kõrguse järgi saate arvutada kuhja mahu V.
Tihedus on massi m ja pulbri kihi ruumala V suhe.Pulbri mass m on teada, tihedus ρ rakendatakse pärast iga vabastamist.
Hausneri koefitsient Hr on seotud tihenduskiirusega ja seda analüüsitakse võrrandiga Hr = ρ(500) / ρ(0), kus ρ(0) on algne puistetihedus ja ρ(500) on arvutatud koputustihedus pärast 500. kraanid.Tulemused on reprodutseeritavad väikese koguse pulbriga (tavaliselt 35 ml), kasutades GranuPacki meetodit.
Põhiparameetrid on pulbri omadused ja materjali olemus, millest seade on valmistatud.Voolu käigus tekivad pulbri sees elektrostaatilised laengud ja need laengud on põhjustatud triboelektrilisest efektist ehk laengute vahetusest kahe tahke aine kokkupuutel.
Kui pulber seadme sees voolab, tekivad osakeste kokkupuutel ning osakese ja seadme kokkupuutel triboelektrilised efektid.
Valitud materjaliga kokkupuutel mõõdab GranuCharge automaatselt pulbri sees voolamise ajal tekkiva elektrostaatilise laengu hulka.Pulbri proov voolab vibreerivas V-torus ja kukub Faraday tassi, mis on ühendatud elektromeetriga, mis mõõdab pulbri laengut, kui see liigub läbi V-toru.Reprodutseeritavate tulemuste saamiseks söödake V-toru sageli pöörleva või vibreeriva seadmega.
Triboelektriline efekt paneb ühe objekti oma pinnale elektrone juurde võtma ja seega negatiivselt laetud, teine objekt aga kaotab elektrone ja on seetõttu positiivselt laetud.Mõned materjalid omandavad elektrone kergemini kui teised ja samamoodi kaotavad teised materjalid elektrone kergemini.
Milline materjal muutub negatiivseks ja milline positiivseks, sõltub kaasatud materjalide suhtelisest kalduvusest elektrone juurde saada või kaotada.Nende suundumuste esindamiseks töötati välja tabelis 1 näidatud triboelektrilised seeriad.Materjalid, mis kipuvad olema positiivselt laetud, ja teised, mis kipuvad olema negatiivselt laetud, on loetletud, samas kui materjalid, millel ei ole käitumuslikke kalduvusi, on loetletud tabeli keskel.
Teisest küljest annab see tabel teavet ainult materjali laengu käitumise suundumuste kohta, seega loodi GranuCharge, et pakkuda pulbri laengu käitumise täpseid väärtusi.
Termilise lagunemise analüüsimiseks viidi läbi mitmeid katseid.Proovid jäeti üheks kuni kaheks tunniks temperatuurile 200 °C.Seejärel analüüsitakse pulbrit kohe GranuDrumiga (termiline nimetus).Seejärel asetatakse pulber anumasse, kuni see saavutab ümbritseva keskkonna temperatuuri, ja seejärel analüüsitakse GranuDrumi, GranuPacki ja GranuCharge'i (st "külma") abil.
Toorproove analüüsiti GranuPacki, GranuDrumi ja GranuCharge'i abil samal niiskus/toatemperatuuril, st suhteline õhuniiskus 35,0 ± 1,5% ja temperatuur 21,0 ± 1,0 °C.
Kohesiooniindeks arvutab pulbri voolavuse ja korreleerub liidese (pulber/õhk) asendi muutustega, mis peegeldavad ainult kolme kontaktjõudu (van der Waalsi, kapillaar- ja elektrostaatiline).Enne katset registreerige suhteline õhuniiskus (RH, %) ja temperatuur (°C).Seejärel valage pulber trumli mahutisse ja alustage katset.
Jõudsime järeldusele, et need tooted ei olnud tiksotroopseid parameetreid arvesse võttes paakumistundlikud.Huvitav on see, et termiline stress muutis proovide A ja B pulbrite reoloogilist käitumist nihkepaksenemisest nihke hõrenemiseni.Teisest küljest ei mõjutanud proove C ja SS 316L temperatuur ja need näitasid ainult nihkega paksenemist.Iga pulber näitas pärast kuumutamist ja jahutamist paremat määrivust (st madalamat kohesiooniindeksit).
Temperatuuriefekt sõltub ka osakeste eripinnast.Mida suurem on materjali soojusjuhtivus, seda suurem on mõju temperatuurile (st ???225°?=250?.?-1.?-1) ja ?316?225°?=19?.?-1.?-1), mida väiksemad osakesed, seda olulisem on temperatuuri mõju.Kõrgendatud temperatuuridel töötamine on hea valik alumiiniumisulamipulbrite puhul tänu nende suurenenud määritavusele ning jahutatud proovid saavutavad võrreldes puutumatute pulbritega veelgi parema voolavuse.
Iga GranuPacki katse puhul registreeriti enne iga katset pulbri kaal ja proovile tehti 500 lööki löögisagedusega 1 Hz, mõõteelemendi vaba langemisega 1 mm (löögienergia ∝).Proovid väljastatakse mõõtekambritesse kasutajast sõltumatute tarkvarajuhiste järgi.Seejärel korrati mõõtmisi kaks korda, et hinnata reprodutseeritavust ning uurida keskmist ja standardhälvet.
Pärast GranuPacki analüüsi lõpetamist registreeritakse esialgne pakkimistihedus (ρ(0)), lõplik pakkimistihedus (mitu kliki korral n = 500, st ρ(500)), Hausneri suhe/Carri indeks (Hr/Cr) ja kaks tihendamise dünaamikaga seotud parameetrid (n1/2 ja τ).Samuti on näidatud optimaalne tihedus ρ(∞) (vt lisa 1).Allolev tabel korraldab katseandmed ümber.
Joonistel 6 ja 7 on kujutatud üldised tihenemiskõverad (mahutihedus versus löökide arv) ja n1/2/Hausneri parameetri suhe.Igal kõveral on näidatud keskmiste abil arvutatud vearibad ja standardhälbed arvutati korratavuse testide põhjal.
316L roostevabast terasest toode oli kõige raskem toode (ρ(0) = 4,554 g/ml).Koputustiheduse poolest on SS 316L endiselt kõige raskem pulber (ρ(n) = 5,044 g/mL), millele järgneb proov A (ρ(n) = 1,668 g/mL), millele järgneb proov B (ρ (n)). = 1,668 g/ml) (n) = 1,645 g/ml).Proov C oli madalaim (ρ(n) = 1,581 g/ml).Vastavalt algse pulbri puistetihedusele näeme, et proov A on kõige kergem ning arvestades viga (1,380 g/ml), on proovidel B ja C ligikaudu sama väärtus.
Pulbri kuumutamisel selle Hausneri suhe väheneb, mis esineb ainult proovide B, C ja SS 316L puhul.Näidis A puhul ei saa seda vearibade suuruse tõttu teha.N1/2 puhul on parameetrite suundumusi keerulisem tuvastada.Proovide A ja SS 316L puhul vähenes n1/2 väärtus pärast 2 tundi 200°C juures, pulbrite B ja C puhul aga pärast termilist laadimist suurenes.
Iga GranuCharge'i katse jaoks kasutati vibreerivat sööturit (vt joonis 8).Kasutage 316L roostevabast terasest toru.Mõõtmisi korrati 3 korda, et hinnata reprodutseeritavust.Igaks mõõtmiseks kasutatud toote kaal oli ligikaudu 40 ml ja pärast mõõtmist pulbrit ei leitud.
Enne katset registreeritakse pulbri kaal (mp, g), suhteline õhuniiskus (RH, %) ja temperatuur (°C).Katse alguses mõõtke primaarse pulbri laengutihedust (q0 µC/kg), viies pulbri Faraday tassi.Lõpuks registreerige pulbri mass ja arvutage katse lõpus lõplik laengutihedus (qf, µC/kg) ja Δq (Δq = qf – q0).
GranuCharge'i töötlemata andmed on näidatud tabelis 2 ja joonisel 9 (σ on reprodutseeritavuse testi tulemuste põhjal arvutatud standardhälve) ning tulemused on esitatud histogrammidena (näidatud on ainult q0 ja Δq).SS 316L oli madalaima algkuluga;see võib olla tingitud asjaolust, et sellel tootel on kõrgeim PSD.Primaarse alumiiniumisulami pulbri esialgse laengukoguse kohta ei saa vigade suuruse tõttu järeldusi teha.
Pärast kokkupuudet 316L roostevabast terasest toruga omandas proov A kõige vähem laengut võrreldes pulbritega B ja C, mis toob esile sarnase trendi, kui SS 316L pulbrit hõõruda SS 316L-ga, leitakse 0-lähedane laengutihedus (vt triboelectric). seeria).Toode B on endiselt rohkem laetud kui A. Näidis C puhul jätkub suundumus (positiivne alglaeng ja lõplik laeng pärast leket), kuid pärast termilist lagunemist laengute arv suureneb.
Pärast 2-tunnist termilist stressi 200 °C juures muutub pulbri käitumine suurejooneliseks.Proovides A ja B alglaeng väheneb ja lõpplaeng muutub negatiivsest positiivseks.SS 316L pulber oli kõige kõrgema alglaenguga ja selle laengutiheduse muutus muutus positiivseks, kuid jäi madalaks (st 0,033 nC/g).
Uurisime termilise lagunemise mõju alumiiniumisulami (AlSi10Mg) ja 316L roostevaba terase pulbrite kombineeritud käitumisele, analüüsides algseid pulbreid välisõhus pärast 2 tundi temperatuuril 200 °C.
Kõrgel temperatuuril pulbrite kasutamine võib parandada toote määrivust ning see efekt tundub olevat olulisem suure eripinnaga pulbrite ja kõrge soojusjuhtivusega materjalide puhul.Voolu hindamiseks kasutati GranuDrumit, dünaamilise täitmise analüüsiks GranuPacki ja 316L roostevabast terasest torudega kokkupuutes oleva pulbri triboelektrilisuse analüüsimiseks GranuCharge.
Need tulemused saadi GranuPacki abil, mis näitab iga pulbri Hausneri koefitsiendi paranemist (välja arvatud proov A suuruse vea tõttu) pärast termilise stressi protsessi.Vaadates pakkimisparameetreid (n1/2), ei ilmnenud selgeid suundumusi, kuna mõned tooted näitasid pakkimiskiiruse tõusu, samas kui teistel oli kontrastne mõju (nt proovid B ja C).
Postitusaeg: jaanuar 10-2023