Kami menggunakan kuki untuk meningkatkan pengalaman anda.Dengan meneruskan melayari tapak ini, anda bersetuju dengan penggunaan kuki kami.Maklumat tambahan.
Pembuatan aditif (AM) melibatkan penciptaan objek tiga dimensi, satu lapisan ultra-nipis pada satu masa, menjadikannya lebih mahal daripada pemesinan tradisional.Walau bagaimanapun, hanya sebahagian kecil serbuk yang didepositkan semasa proses pemasangan dipateri ke dalam komponen.Selebihnya kemudian tidak cair, jadi ia boleh digunakan semula.Sebaliknya, jika objek dicipta secara klasik, penyingkiran bahan melalui pengilangan dan pemesinan biasanya diperlukan.
Ciri-ciri serbuk menentukan parameter mesin dan mesti dipertimbangkan terlebih dahulu.Kos AM adalah tidak ekonomik memandangkan serbuk yang tidak cair itu tercemar dan tidak boleh dikitar semula.Kerosakan pada serbuk mengakibatkan dua fenomena: pengubahsuaian kimia produk dan perubahan dalam sifat mekanikal seperti morfologi dan taburan saiz zarah.
Dalam kes pertama, tugas utama adalah untuk mencipta struktur pepejal yang mengandungi aloi tulen, jadi kita perlu mengelakkan pencemaran serbuk, contohnya, dengan oksida atau nitrida.Dalam kes kedua, parameter ini dikaitkan dengan kecairan dan kebolehtebaran.Oleh itu, sebarang perubahan dalam sifat serbuk boleh membawa kepada pengedaran produk yang tidak seragam.
Data daripada penerbitan baru-baru ini menunjukkan bahawa meter aliran klasik tidak dapat memberikan maklumat yang mencukupi tentang kebolehaliran serbuk dalam pengeluaran bahan tambahan katil serbuk.Mengenai pencirian bahan mentah (atau serbuk), terdapat beberapa kaedah pengukuran yang sesuai di pasaran yang boleh memenuhi keperluan ini.Keadaan tegasan dan medan aliran serbuk mestilah sama dalam sel pengukur dan dalam proses.Kehadiran beban mampatan tidak serasi dengan aliran permukaan bebas yang digunakan dalam peranti AM dalam penguji sel ricih dan rheometer klasik.
GranuTools telah membangunkan aliran kerja untuk pencirian serbuk dalam pembuatan bahan tambahan.Matlamat utama kami adalah untuk mempunyai satu alat bagi setiap geometri untuk pemodelan proses yang tepat, dan aliran kerja ini digunakan untuk memahami dan menjejaki evolusi kualiti serbuk melalui berbilang pas cetakan.Beberapa aloi aluminium piawai (AlSi10Mg) telah dipilih untuk tempoh yang berbeza pada beban terma yang berbeza (dari 100 hingga 200 °C).
Degradasi terma boleh dikawal dengan menganalisis keupayaan serbuk untuk menyimpan cas.Serbuk dianalisis untuk kebolehliran (instrumen GranuDrum), kinetik pembungkusan (instrumen GranuPack) dan tingkah laku elektrostatik (instrumen GranuCharge).Pengukuran kinetik kohesi dan pembungkusan tersedia untuk jisim serbuk berikut.
Serbuk yang mudah merebak akan mengalami indeks kohesi yang rendah, manakala serbuk dengan dinamik pengisian cepat akan menghasilkan bahagian mekanikal yang kurang keliangan berbanding produk yang lebih sukar diisi.
Tiga serbuk aloi aluminium (AlSi10Mg) yang disimpan di makmal kami selama beberapa bulan, dengan taburan saiz zarah yang berbeza, dan satu sampel keluli tahan karat 316L, yang disebut di sini sebagai sampel A, B dan C, telah dipilih.Ciri-ciri sampel mungkin berbeza daripada yang lain.pengeluar.Taburan saiz zarah sampel diukur dengan analisis pembelauan laser/ISO 13320.
Memandangkan mereka mengawal parameter mesin, sifat serbuk mesti dipertimbangkan terlebih dahulu, dan jika kita menganggap serbuk yang tidak cair itu tercemar dan tidak boleh dikitar semula, kos pembuatan bahan tambahan tidak akan menjimatkan seperti yang kita inginkan.Oleh itu, tiga parameter akan disiasat: aliran serbuk, kinetik pembungkusan dan elektrostatik.
Kebolehtebaran adalah berkaitan dengan keseragaman dan "kelicinan" lapisan serbuk selepas operasi salutan semula.Ini sangat penting kerana permukaan licin lebih mudah untuk dicetak dan boleh diperiksa dengan alat GranuDrum dengan ukuran indeks lekatan.
Kerana liang adalah titik lemah dalam bahan, ia boleh menyebabkan keretakan.Dinamik pembungkusan adalah parameter kritikal kedua kerana serbuk pembungkusan pantas mempunyai keliangan yang rendah.Tingkah laku ini telah diukur dengan GranuPack dengan nilai n1/2.
Kehadiran cas elektrik dalam serbuk mewujudkan daya padu yang membawa kepada pembentukan aglomerat.GranuCharge mengukur keupayaan serbuk untuk menghasilkan cas elektrostatik apabila bersentuhan dengan bahan terpilih semasa pengaliran.
Semasa pemprosesan, GranuCharge boleh meramalkan kemerosotan aliran, seperti pembentukan lapisan dalam AM.Oleh itu, ukuran yang diperolehi sangat sensitif terhadap keadaan permukaan bijian (pengoksidaan, pencemaran dan kekasaran).Penuaan serbuk pulih kemudiannya boleh dikira dengan tepat (±0.5 nC).
GranuDrum adalah berdasarkan prinsip dram berputar dan merupakan kaedah yang diprogramkan untuk mengukur kebolehaliran serbuk.Silinder mendatar dengan dinding sisi lutsinar mengandungi separuh daripada sampel serbuk.Drum berputar mengelilingi paksinya pada kelajuan sudut 2 hingga 60 rpm, dan kamera CCD mengambil gambar (dari 30 hingga 100 imej pada selang 1 saat).Antara muka udara/serbuk dikenal pasti pada setiap imej menggunakan algoritma pengesanan tepi.
Kira kedudukan purata antara muka dan ayunan di sekitar kedudukan purata ini.Untuk setiap kelajuan putaran, sudut aliran (atau "sudut rehat dinamik") αf dikira daripada kedudukan antara muka min, dan indeks lekatan dinamik σf, yang merujuk kepada ikatan antara zarah, dianalisis daripada turun naik antara muka.
Sudut aliran dipengaruhi oleh beberapa parameter: geseran antara zarah, bentuk dan kohesi (van der Waals, daya elektrostatik dan kapilari).Serbuk kohesif menghasilkan aliran terputus-putus, manakala serbuk tidak kohesif menghasilkan aliran tetap.Nilai sudut aliran αf yang lebih kecil sepadan dengan sifat aliran yang baik.Indeks lekatan dinamik yang hampir kepada sifar sepadan dengan serbuk tidak padu, oleh itu, apabila lekatan serbuk meningkat, indeks lekatan meningkat dengan sewajarnya.
GranuDrum membolehkan anda mengukur sudut longsoran pertama dan pengudaraan serbuk semasa aliran, serta mengukur indeks lekatan σf dan sudut aliran αf bergantung pada kelajuan putaran.
Ketumpatan pukal GranuPack, ketumpatan mengetuk dan ukuran nisbah Hausner (juga dipanggil "ujian sentuh") sangat popular dalam pencirian serbuk kerana kemudahan dan kelajuan pengukuran.Ketumpatan serbuk dan keupayaan untuk meningkatkan ketumpatannya adalah parameter penting semasa penyimpanan, pengangkutan, aglomerasi, dll. Prosedur yang disyorkan diterangkan dalam Farmakope.
Ujian mudah ini mempunyai tiga kelemahan utama.Pengukuran adalah bergantung kepada operator dan kaedah pengisian mempengaruhi isipadu serbuk awal.Pengukuran volum visual boleh membawa kepada ralat yang serius dalam keputusan.Disebabkan kesederhanaan percubaan, kami mengabaikan dinamik pemadatan antara dimensi awal dan akhir.
Tingkah laku serbuk yang dimasukkan ke dalam saluran keluar berterusan dianalisis menggunakan peralatan automatik.Ukur dengan tepat pekali Hausner Hr, ketumpatan awal ρ(0) dan ketumpatan akhir ρ(n) selepas n klik.
Bilangan pili biasanya ditetapkan pada n=500.GranuPack ialah pengukuran ketumpatan penorehan automatik dan lanjutan berdasarkan penyelidikan dinamik terkini.
Indeks lain boleh digunakan, tetapi ia tidak disenaraikan di sini.Serbuk diletakkan di dalam tiub logam dan melalui proses pemulaan automatik yang ketat.Ekstrapolasi parameter dinamik n1/2 dan ketumpatan maksimum ρ(∞) diambil daripada lengkung pemadatan.
Silinder berongga yang ringan terletak di atas katil serbuk untuk mengekalkan paras antara muka serbuk/udara semasa pemadatan.Tiub yang mengandungi sampel serbuk naik ke ketinggian tetap ∆Z dan kemudian jatuh bebas ke ketinggian, biasanya tetap pada ∆Z = 1 mm atau ∆Z = 3 mm, diukur secara automatik selepas setiap hentaman.Dengan ketinggian, anda boleh mengira isipadu V longgokan.
Ketumpatan ialah nisbah jisim m kepada isipadu V lapisan serbuk.Jisim serbuk m diketahui, ketumpatan ρ digunakan selepas setiap pelepasan.
Pekali Hausner Hr berkaitan dengan kadar pemadatan dan dianalisis dengan persamaan Hr = ρ(500) / ρ(0), di mana ρ(0) ialah ketumpatan pukal awal dan ρ(500) ialah ketumpatan pili yang dikira selepas 500 paip.Keputusan boleh dihasilkan semula dengan sedikit serbuk (biasanya 35 ml) menggunakan kaedah GranuPack.
Sifat serbuk dan sifat bahan dari mana peranti dibuat adalah parameter utama.Semasa aliran, cas elektrostatik dijana di dalam serbuk, dan caj ini disebabkan oleh kesan triboelektrik, pertukaran cas apabila dua pepejal bersentuhan.
Apabila serbuk mengalir di dalam peranti, kesan triboelektrik berlaku pada sentuhan antara zarah dan pada sentuhan antara zarah dan peranti.
Apabila bersentuhan dengan bahan yang dipilih, GranuCharge secara automatik mengukur jumlah cas elektrostatik yang dijana di dalam serbuk semasa pengaliran.Satu sampel serbuk mengalir dalam tiub-V yang bergetar dan jatuh ke dalam cawan Faraday yang disambungkan kepada elektrometer yang mengukur cas yang diperolehi serbuk semasa ia bergerak melalui tiub-V.Untuk hasil yang boleh dihasilkan semula, suapkan tiub-V dengan kerap dengan peranti berputar atau bergetar.
Kesan triboelektrik menyebabkan satu objek mendapat elektron pada permukaannya dan dengan itu bercas negatif, manakala objek lain kehilangan elektron dan oleh itu bercas positif.Sesetengah bahan memperoleh elektron lebih mudah daripada yang lain, dan begitu juga, bahan lain kehilangan elektron dengan lebih mudah.
Bahan mana yang menjadi negatif dan yang mana menjadi positif bergantung kepada kecenderungan relatif bahan yang terlibat untuk mendapatkan atau kehilangan elektron.Untuk mewakili trend ini, siri triboelektrik yang ditunjukkan dalam Jadual 1 telah dibangunkan.Bahan yang cenderung bercas positif dan lain-lain yang cenderung bercas negatif disenaraikan, manakala bahan yang tidak menunjukkan kecenderungan tingkah laku disenaraikan di tengah-tengah jadual.
Sebaliknya, jadual ini hanya memberikan maklumat tentang trend tingkah laku caj bahan, jadi GranuCharge dicipta untuk memberikan nilai yang tepat untuk tingkah laku caj serbuk.
Beberapa eksperimen telah dijalankan untuk menganalisis penguraian haba.Sampel dibiarkan pada suhu 200°C selama satu hingga dua jam.Serbuk itu kemudiannya dianalisis dengan segera dengan GranuDrum (nama terma).Serbuk kemudiannya diletakkan di dalam bekas sehingga mencapai suhu ambien dan kemudian dianalisis menggunakan GranuDrum, GranuPack dan GranuCharge (iaitu "sejuk").
Sampel mentah dianalisis menggunakan GranuPack, GranuDrum dan GranuCharge pada kelembapan/suhu bilik yang sama, iaitu kelembapan relatif 35.0 ± 1.5% dan suhu 21.0 ± 1.0 °C.
Indeks kohesi mengira kebolehliran serbuk dan mengaitkan dengan perubahan dalam kedudukan antara muka (serbuk/udara), yang mencerminkan hanya tiga daya sentuhan (van der Waals, kapilari dan elektrostatik).Sebelum eksperimen, rekodkan kelembapan relatif (RH, %) dan suhu (°C).Kemudian tuangkan serbuk ke dalam bekas dram dan mulakan eksperimen.
Kami menyimpulkan bahawa produk ini tidak sensitif kepada pengekkan apabila mempertimbangkan parameter thixotropic.Menariknya, tegasan terma mengubah tingkah laku reologi serbuk sampel A dan B daripada penebalan ricih kepada penipisan ricih.Sebaliknya, Sampel C dan SS 316L tidak terjejas oleh suhu dan hanya menunjukkan penebalan ricih.Setiap serbuk menunjukkan kebolehtebaran yang lebih baik (iaitu indeks kohesi yang lebih rendah) selepas pemanasan dan penyejukan.
Kesan suhu juga bergantung pada luas permukaan khusus zarah.Lebih besar kekonduksian terma bahan, lebih besar kesan pada suhu (iaitu ???225°?=250?.?-1.?-1) dan ?316?225°?=19?.?-1.?-1), semakin kecil zarah, semakin penting kesan suhu.Bekerja pada suhu tinggi ialah pilihan yang baik untuk serbuk aloi aluminium kerana kebolehtebarannya yang meningkat, dan sampel yang disejukkan mencapai kebolehaliran yang lebih baik berbanding dengan serbuk tulen.
Bagi setiap eksperimen GranuPack, berat serbuk direkodkan sebelum setiap eksperimen, dan sampel telah dikenakan 500 hentaman dengan kekerapan hentaman 1 Hz dengan kejatuhan bebas sel pengukur sebanyak 1 mm (tenaga kesan ∝).Sampel disalurkan ke dalam sel pengukur mengikut arahan perisian bebas daripada pengguna.Pengukuran kemudiannya diulang dua kali untuk menilai kebolehulangan dan untuk memeriksa min dan sisihan piawai.
Selepas analisis GranuPack selesai, ketumpatan pembungkusan awal (ρ(0)), ketumpatan pembungkusan akhir (pada beberapa klik, n = 500, iaitu ρ(500)), nisbah Hausner/indeks Carr (Hr/Cr) , dan dua direkodkan parameter (n1/2 dan τ) berkaitan dengan dinamik pemadatan.Ketumpatan optimum ρ(∞) juga ditunjukkan (lihat Lampiran 1).Jadual di bawah menyusun semula data eksperimen.
Rajah 6 dan 7 menunjukkan lengkung pemadatan keseluruhan (ketumpatan pukal berbanding bilangan hentaman) dan nisbah parameter n1/2/Hausner.Bar ralat yang dikira menggunakan purata ditunjukkan pada setiap lengkung, dan sisihan piawai dikira daripada ujian kebolehulangan.
Produk keluli tahan karat 316L ialah produk paling berat (ρ(0) = 4.554 g/mL).Dari segi ketumpatan penorehan, SS 316L masih merupakan serbuk paling berat (ρ(n) = 5.044 g/mL), diikuti oleh Sampel A (ρ(n) = 1.668 g/mL), diikuti oleh Sampel B (ρ (n) = 1.668 g/ml) (n) = 1.645 g/ml).Sampel C adalah yang paling rendah (ρ(n) = 1.581 g/mL).Mengikut ketumpatan pukal serbuk awal, kita melihat bahawa sampel A adalah yang paling ringan, dan mengambil kira ralat (1.380 g / ml), sampel B dan C mempunyai nilai yang lebih kurang sama.
Apabila serbuk dipanaskan, nisbah Hausnernya berkurangan, yang berlaku hanya untuk sampel B, C dan SS 316L.Untuk Sampel A, ini tidak boleh dilakukan kerana saiz bar ralat.Untuk n1/2, trend parameter adalah lebih sukar untuk dikenal pasti.Bagi sampel A dan SS 316L, nilai n1/2 menurun selepas 2 jam pada 200°C, manakala bagi serbuk B dan C ia meningkat selepas pembebanan haba.
Penyumpan bergetar digunakan untuk setiap eksperimen GranuCharge (lihat Rajah 8).Gunakan paip keluli tahan karat 316L.Pengukuran diulang 3 kali untuk menilai kebolehulangan.Berat produk yang digunakan untuk setiap ukuran adalah lebih kurang 40 ml dan tiada serbuk diperoleh semula selepas pengukuran.
Sebelum eksperimen, berat serbuk (mp, g), kelembapan udara relatif (RH, %) dan suhu (°C) direkodkan.Pada permulaan ujian, ukur ketumpatan cas serbuk primer (q0 dalam µC/kg) dengan memasukkan serbuk ke dalam cawan Faraday.Akhir sekali, rekodkan jisim serbuk dan hitung ketumpatan cas akhir (qf, µC/kg) dan Δq (Δq = qf – q0) pada akhir eksperimen.
Data GranuCharge mentah ditunjukkan dalam Jadual 2 dan Rajah 9 (σ ialah sisihan piawai yang dikira daripada keputusan ujian kebolehulangan), dan keputusan dibentangkan sebagai histogram (hanya q0 dan Δq ditunjukkan).SS 316L mempunyai kos permulaan yang paling rendah;ini mungkin disebabkan produk ini mempunyai JPA tertinggi.Mengenai jumlah caj awal serbuk aloi aluminium primer, tiada kesimpulan boleh dibuat kerana saiz ralat.
Selepas bersentuhan dengan paip keluli tahan karat 316L, sampel A memperoleh jumlah cas paling sedikit berbanding serbuk B dan C, yang menyerlahkan arah aliran yang sama, apabila serbuk SS 316L digosok dengan SS 316L, ketumpatan cas hampir kepada 0 ditemui (lihat triboelektrik siri).Produk B masih lebih banyak dicas daripada A. Untuk sampel C, arah aliran berterusan (cas awal positif dan caj akhir selepas kebocoran), tetapi bilangan caj meningkat selepas degradasi haba.
Selepas 2 jam tegasan haba pada 200 °C, tingkah laku serbuk menjadi menakjubkan.Dalam sampel A dan B, cas awal berkurangan dan cas akhir berubah daripada negatif kepada positif.Serbuk SS 316L mempunyai cas awal yang paling tinggi dan perubahan ketumpatan casnya menjadi positif tetapi kekal rendah (iaitu 0.033 nC/g).
Kami menyiasat kesan degradasi terma pada kelakuan gabungan aloi aluminium (AlSi10Mg) dan serbuk keluli tahan karat 316L semasa menganalisis serbuk asal dalam udara ambien selepas 2 jam pada 200°C.
Penggunaan serbuk pada suhu tinggi boleh meningkatkan kebolehtebaran produk, dan kesan ini nampaknya lebih penting untuk serbuk dengan luas permukaan khusus yang tinggi dan bahan dengan kekonduksian terma yang tinggi.GranuDrum digunakan untuk menilai aliran, GranuPack digunakan untuk analisis pengisian dinamik, dan GranuCharge digunakan untuk menganalisis triboelektrik serbuk yang bersentuhan dengan tiub keluli tahan karat 316L.
Keputusan ini diwujudkan menggunakan GranuPack, yang menunjukkan peningkatan dalam pekali Hausner untuk setiap serbuk (dengan pengecualian sampel A disebabkan ralat saiz) selepas proses tegasan haba.Melihat kepada parameter pembungkusan (n1/2), tiada trend yang jelas kerana sesetengah produk menunjukkan peningkatan dalam kelajuan pembungkusan manakala yang lain mempunyai kesan yang berbeza (cth. Sampel B dan C).
Masa siaran: Jan-10-2023