Wy brûke cookies om jo ûnderfining te ferbetterjen.Troch troch te gean mei it blêdzjen fan dizze side, stimme jo yn mei ús gebrûk fan cookies.Oanfoljende ynformaasje.
Additive manufacturing (AM) omfettet it meitsjen fan trijediminsjonale objekten, ien ultra-tinne laach tagelyk, wêrtroch it djoerder is dan tradisjonele ferwurking.Lykwols, mar in lyts part fan it poeder dellein tidens de gearkomste proses wurdt soldered yn de komponint.De rest smelt dan net, sadat it opnij brûkt wurde kin.Yn tsjinstelling, as it objekt wurdt makke klassyk, materiaal fuortheljen troch milling en Machtigingsformulier is meastal nedich.
De skaaimerken fan it poeder bepale de parameters fan 'e masine en moatte earst wurde beskôge.De kosten fan AM soene unekonomysk wêze, jûn dat it net smelte poeder kontaminearre is en net recycleber is.Skea oan poeders resultearret yn twa ferskynsels: gemyske modifikaasje fan it produkt en feroaringen yn meganyske eigenskippen lykas morfology en ferdieling fan partikelgrutte.
Yn it earste gefal is de wichtichste taak om fêste struktueren te meitsjen dy't suvere alloys befetsje, dus moatte wy fersmoarging fan it poeder foarkomme, bygelyks mei oksides of nitrides.Yn it lêste gefal binne dizze parameters ferbûn mei fluidity en spreadability.Dêrom kin elke feroaring yn 'e eigenskippen fan it poeder liede ta in net-unifoarme ferdieling fan it produkt.
Gegevens fan resinte publikaasjes jouwe oan dat klassike flowmeters gjin adekwate ynformaasje kinne leverje oer poederstreamberens yn 'e produksje fan poederbêd-additiven.Wat de karakterisearring fan grûnstoffen (as poeders) oanbelanget, binne d'r ferskate passende mjitmetoaden op 'e merke dy't oan dizze eask kinne foldwaan.De stressstatus en it poederstreamfjild moatte itselde wêze yn 'e mjitsel en yn it proses.De oanwêzigens fan kompresjelasten is ynkompatibel mei de frije oerflakstream dy't brûkt wurdt yn AM-apparaten yn skearseltesters en klassike rheometers.
GranuTools hat workflows ûntwikkele foar poederkarakterisaasje yn additive fabrikaazje.Us haaddoel wie ien ark per mjitkunde te hawwen foar krekte prosesmodellering, en dizze workflow waard brûkt om de evolúsje fan poederkwaliteit oer meardere printpassen te begripen en te folgjen.Ferskate standert aluminium alloys (AlSi10Mg) waarden selektearre foar ferskillende durations by ferskillende termyske loads (fan 100 oant 200 ° C).
Thermyske degradaasje kin wurde kontrolearre troch it analysearjen fan it fermogen fan it poeder om in lading op te slaan.De poeders waarden analysearre foar flowability (GranuDrum-ynstrumint), packing kinetika (GranuPack-ynstrumint) en elektrostatysk gedrach (GranuCharge-ynstrumint).Gearhing en packing kinetika mjittingen binne beskikber foar de folgjende poeder massa's.
Poeders dy't maklik ferspriede sille in lege gearhingyndeks ûnderfine, wylst poeders mei dynamyk foar snelle filling meganyske dielen sille produsearje mei minder porositeit yn ferliking mei produkten dy't hurder binne te foljen.
Trije poeders fan aluminiumlegering (AlSi10Mg) opslein yn ús laboratoarium foar ferskate moannen, mei ferskate dieltsjegrutte distribúsjes, en ien 316L roestfrij stielmonster, hjir oantsjutten as samples A, B en C, waarden selektearre.De skaaimerken fan 'e samples kinne ferskille fan oaren.fabrikanten.Sample dieltsje grutte ferdieling waard metten troch laser diffraksje analyze / ISO 13320.
Om't se de parameters fan 'e masine kontrolearje, moatte de eigenskippen fan' e poeder earst wurde beskôge, en as wy beskôgje dat it ûnsmelte poeder kontaminearre en net recycleber is, sille de kosten fan additive fabrikaazje net sa ekonomysk wêze as wy wolle.Dêrom sille trije parameters ûndersocht wurde: poederstream, ynpakkinetika en elektrostatika.
Spreadability is besibbe oan de uniformiteit en "glêd" fan 'e poeder laach nei de recoating operaasje.Dit is heul wichtich, om't glêde oerflakken makliker te printsjen binne en kinne wurde ûndersocht mei it GranuDrum-ark mei mjitting fan adhesion-yndeks.
Om't poaren swakke punten binne yn in materiaal, kinne se liede ta skuorren.Ferpakkingsdynamyk is de twadde krityske parameter, om't snelle ynpakpoeders lege porositeit hawwe.Dit gedrach is metten mei GranuPack mei in wearde fan n1/2.
De oanwêzigens fan in elektryske lading yn it poeder soarget foar gearhingjende krêften dy't liede ta de formaasje fan agglomeraten.GranuCharge mjit it fermogen fan in poeder om in elektrostatyske lading te generearjen by kontakt mei in selekteare materiaal tidens stream.
Tidens it ferwurkjen kin GranuCharge streamfersmoarging foarsizze, lykas laachfoarming yn AM.Sa binne de krigen mjittingen tige gefoelich foar de steat fan it nôtflak (oksidaasje, fersmoarging en rûchheid).De ferâldering fan it weromfûn poeder kin dan krekt kwantifisearre wurde (± 0,5 nC).
De GranuDrum is basearre op it prinsipe fan in rotearjende trommel en is in programmearre metoade foar it mjitten fan de streamberens fan in poeder.In horizontale silinder mei transparante sydmuorren befettet de helte fan it poedermonster.De trommel draait om syn as mei in hoeksnelheid fan 2 oant 60 rpm, en de CCD-kamera makket foto's (fan 30 oant 100 ôfbyldings mei yntervallen fan 1 sekonde).De loft / poeder-ynterface wurdt identifisearre op elke ôfbylding mei in rânedeteksjealgoritme.
Berekkenje de gemiddelde posysje fan 'e ynterface en de oscillaasjes om dizze gemiddelde posysje.Foar elke rotaasjesnelheid wurdt de streamhoek (of "dynamyske rêsthoeke") αf berekkene út 'e gemiddelde ynterfaceposysje, en de dynamyske adhesion-yndeks σf, dy't ferwiist nei interparticle bonding, wurdt analysearre út ynterfacefluktuaasjes.
De streamhoeke wurdt beynfloede troch in oantal parameters: wriuwing tusken dieltsjes, foarm en gearhing (van der Waals, elektrostatyske en kapillêre krêften).Gearhingjende poeders resultearje yn intermitterende stream, wylst net-gearhingjende poeders resultearje yn reguliere stream.Lytsere wearden fan 'e streamhoek αf oerienkomme mei goede streameigenskippen.In dynamyske adhesion yndeks tichtby nul komt oerien mei in net-gearhingjend poeder, dêrom, as de adhesion fan it poeder nimt ta, de adhesion yndeks nimt ta.
GranuDrum lit jo de hoeke fan 'e earste lawine en beluchting fan' e poeder yn 'e stream mjitte, en ek de adhesion-yndeks σf en de streamwinkel αf mjitten ôfhinklik fan de rotaasjesnelheid.
GranuPack-bulkdichte, tapdichte en mjittingen fan Hausner-ferhâldingen (ek wol "touchtests" neamd) binne heul populêr yn poederkarakterisaasje fanwegen it gemak en de snelheid fan mjitting.De tichtens fan it poeder en de mooglikheid om har tichtens te fergrutsjen binne wichtige parameters by opslach, ferfier, agglomeraasje, ensfh De oanrikkemandearre proseduere wurdt beskreaun yn 'e Pharmacopoeia.
Dizze ienfâldige test hat trije grutte neidielen.De mjittingen binne operator ôfhinklik en de filling metoade hat ynfloed op it earste poedervolumint.Fisuele mjittingen fan folume kinne liede ta serieuze flaters yn 'e resultaten.Troch de ienfâld fan it eksperimint hawwe wy de kompaktdynamyk ferwaarleazge tusken de earste en lêste dimensjes.
It gedrach fan it poeder dat yn 'e trochgeande outlet fiede waard analysearre mei automatisearre apparatuer.Mjit de Hausner-koëffisjint Hr, inisjele tichtheid ρ(0) en definitive tichtheid ρ(n) nei n klikken.
It oantal kranen wurdt normaal fêststeld op n=500.De GranuPack is in automatisearre en avansearre mjitting fan tapdichtheid basearre op it lêste dynamyske ûndersyk.
Oare yndeksen kinne brûkt wurde, mar se wurde hjir net neamd.It poeder wurdt pleatst yn metalen buizen en giet troch in strang automatysk inisjalisaasjeproses.De ekstrapolaasje fan de dynamyske parameter n1/2 en de maksimale tichtheid ρ(∞) wurdt nommen út de kompakteringskromme.
In lichtgewicht holle silinder sit boppe op 'e poederbêd om it poeder / loft-ynterfacenivo te hâlden by kompaktjen.De buis mei it poedermonster komt op nei in fêste hichte ∆Z en falt dan frij nei in hichte, meast fêst op ∆Z = 1 mm of ∆Z = 3 mm, automatysk mjitten nei elke ynfloed.Troch hichte kinne jo it folume V fan 'e peal berekkenje.
Tichtheid is de ferhâlding fan 'e massa m oan' e folume V fan 'e poederlaach.De poedermassa m is bekend, de tichtens ρ wurdt tapast nei elke frijlitting.
De Hausner-koëffisjint Hr is besibbe oan de ferdichtingsrate en wurdt analysearre troch de fergeliking Hr = ρ(500) / ρ(0), wêrby't ρ(0) de inisjele bulkdichtheid is en ρ(500) de berekkene tapdichtheid nei 500 tapkes.Resultaten binne reprodusearber mei in lyts bedrach fan poeder (meastentiids 35 ml) mei de GranuPack-metoade.
De eigenskippen fan it poeder en de aard fan it materiaal wêrfan it apparaat is makke binne wichtige parameters.Tidens de stream wurde elektrostatyske ladingen yn it poeder generearre, en dizze ladingen wurde feroarsake troch it triboelektryske effekt, de útwikseling fan ladingen as twa fêste stoffen yn kontakt komme.
As it poeder yn it apparaat streamt, komme triboelektryske effekten foar by it kontakt tusken de dieltsjes en by it kontakt tusken it dieltsje en it apparaat.
By kontakt mei it selekteare materiaal mjit de GranuCharge automatysk de hoemannichte elektrostatyske lading dy't binnen it poeder wurdt generearre tidens stream.In stekproef fan it poeder streamt yn in trillende V-buis en falt yn in Faraday-beker ferbûn mei in elektrometer dy't de lading mjit dy't it poeder krijt as it troch de V-buis beweecht.Foar reprodusearbere resultaten, feed de V-buis faak mei in rotearjend of trillend apparaat.
It triboelektryske effekt makket dat ien objekt elektronen op syn oerflak krijt en sa negatyf opladen wurdt, wylst in oar objekt elektroanen ferliest en dêrom posityf opladen is.Guon materialen krije makliker elektroanen as oaren, en op deselde manier ferlieze oare materialen makliker elektroanen.
Hokker materiaal wurdt negatyf en hokker wurdt posityf hinget ôf fan de relative oanstriid fan de materialen belutsen te winnen of ferlieze elektroanen.Om dizze trends te fertsjintwurdigjen, waard de triboelektryske searje werjûn yn Tabel 1 ûntwikkele.Materialen dy't posityf belêste binne en oaren dy't negatyf beladen binne, wurde neamd, wylst materialen dy't gjin gedrachstendensen fertoane yn 'e midden fan' e tabel stean.
Oan 'e oare kant jout dizze tabel allinich ynformaasje oer de trend fan materiaalladingsgedrach, dus GranuCharge is makke om krekte wearden te leverjen foar poederladingsgedrach.
Ferskate eksperiminten waarden útfierd om thermyske ûntbining te analysearjen.De samples waarden ien oant twa oeren op 200 ° C litten.It poeder wurdt dan fuortendaliks analysearre mei GranuDrum (thermyske namme).It poeder wurdt dan yn in kontener pleatst oant it omjouwingstemperatuer berikt en dan analysearre mei GranuDrum, GranuPack en GranuCharge (dus "kâld").
Raw samples waarden analysearre mei GranuPack, GranuDrum en GranuCharge by deselde luchtvochtigheid / keamertemperatuer, dus relative vochtigheid 35,0 ± 1,5% en temperatuer 21,0 ± 1,0 °C.
De gearhing yndeks berekkent de flowability fan in poeder en korrelearret mei feroarings yn de posysje fan de ynterface (poeder / lucht), dy't wjerspegelje mar trije kontakt krêften (van der Waals, capillary en electrostatic).Foardat it eksperimint, registrearje de relative humiliteit (RH, %) en temperatuer (°C).Giet dan it poeder yn 'e trommelkontener en begjin it eksperimint.
Wy konkludearren dat dizze produkten net gefoelich wiene foar koeken by it beskôgjen fan thixotropyske parameters.Ynteressant feroare thermyske stress it rheologyske gedrach fan 'e poeders fan samples A en B fan skuorferdiking nei skuorfertinking.Oan 'e oare kant, Samples C en SS 316L waarden net beynfloede troch temperatuer en lieten allinnich shear thickening.Elts poeder toande bettere spreadability (dus legere gearhing yndeks) nei ferwaarming en koeling.
It temperatuereffekt hinget ek ôf fan it spesifike oerflak fan 'e dieltsjes.Hoe grutter de termyske konduktiviteit fan it materiaal, hoe grutter it effekt op temperatuer (dus ???225°?=250?.?-1.?-1) en ?316?225°?=19?.?-1.?-1), hoe lytser de dieltsjes, hoe wichtiger it effekt fan temperatuer.Wurkje by ferhege temperatueren is in goede kar foar aluminium alloy poeders fanwege harren ferhege spreadability, en koele samples berikke noch better flowability yn ferliking mei ûnreplik guod poeders.
Foar elk GranuPack-eksperimint waard it gewicht fan it poeder foar elk eksperimint opnommen, en it probleem waard ûnderwurpen oan 500-ynfloeden mei in ynfloedfrekwinsje fan 1 Hz mei in frije fal fan 'e mjitsel fan 1 mm (ynfloed enerzjy ∝).Samples wurde útjûn yn 'e mjitsellen neffens software-ynstruksjes ûnôfhinklik fan' e brûker.De mjittingen waarden doe twa kear werhelle om reprodusearberens te beoardieljen en de gemiddelde en standertdeviaasje te ûndersiikjen.
Nei't de GranuPack-analyze foltôge is, begjinne de ynpakstichtens (ρ(0)), definitive ynpakstichtens (op ferskate klikken, n = 500, dus ρ(500)), Hausner-ferhâlding/Carr-yndeks (Hr/Cr), en twa opnommen parameters (n1/2 en τ) yn ferbân mei compaction dynamyk.De optimale tichtheid ρ(∞) wurdt ek werjûn (sjoch taheakke 1).De tabel hjirûnder reorganisearret de eksperimintele gegevens.
Figuren 6 en 7 toant de totale kompakteringskurven (bulk tichtens tsjin oantal effekten) en de n1/2 / Hausner parameter ratio.Flater bars berekkene mei help fan gemiddelden wurde werjûn op eltse kromme, en standert ôfwikingen waarden berekkene út repeatability tests.
It 316L roestfrij stielprodukt wie it swierste produkt (ρ(0) = 4.554 g/mL).Yn termen fan tapdichtheid is SS 316L noch altyd it swierste poeder (ρ(n) = 5.044 g/mL), folge troch Sample A (ρ(n) = 1.668 g/mL), folge troch Sample B (ρ (n) = 1,668 g/ml) (n) = 1,645 g/ml).Sample C wie de leechste (ρ(n) = 1.581 g/mL).Neffens de bulkdichte fan it earste poeder sjogge wy dat sample A de lichtste is, en mei rekkening mei de flater (1.380 g / ml), samples B en C hawwe sawat deselde wearde.
As it poeder wurdt ferwaarme, nimt syn Hausner-ferhâlding ôf, wat allinich foarkomt foar samples B, C en SS 316L.Foar Sample A kin dit net dien wurde fanwegen de grutte fan 'e flaterbalken.Foar n1/2 binne de parametertrends dreger te identifisearjen.Foar sample A en SS 316L fermindere de wearde fan n1 / 2 nei 2 h by 200 ° C, wylst foar poeders B en C it ferhege nei thermyske laden.
In trillende feeder waard brûkt foar elke GranuCharge-eksperimint (sjoch figuer 8).Brûk 316L roestfrij stiel piip.Mjittingen waarden 3 kear werhelle om reprodusearberens te beoardieljen.It gewicht fan it produkt brûkt foar elke mjitting wie sawat 40 ml en gjin poeder waard weromfûn nei mjitting.
Foar it eksperimint wurde it gewicht fan it poeder (mp, g), relative luchtvochtigheid (RH,%) en temperatuer (°C) opnommen.Oan it begjin fan 'e test mjit de ladingdichte fan it primêre poeder (q0 yn µC / kg) troch it poeder yn' e Faraday-beker yn te fieren.As lêste, registrearje de massa fan it poeder en berekkenje de definitive ladingdichte (qf, µC / kg) en Δq (Δq = qf - q0) oan 'e ein fan it eksperimint.
De rauwe GranuCharge-gegevens wurde werjûn yn tabel 2 en figuer 9 (σ is de standertdeviaasje berekkene út 'e resultaten fan' e reprodusearberenstest), en de resultaten wurde presintearre as histogrammen (allinich q0 en Δq wurde werjûn).De SS 316L hie de leechste initial kosten;dit kin wêze fanwege it feit dat dit produkt hat de heechste PSD.Oangeande de earste lading bedrach fan de primêre aluminium alloy poeder, gjin konklúzjes kinne wurde lutsen fanwege de grutte fan de flaters.
Nei kontakt mei 316L roestfrij stiel piip, sample A krige it minste bedrach fan lading yn ferliking mei poeders B en C, dy't markearret in ferlykbere trend, doe't SS 316L poeder wurdt wrijven mei SS 316L, in lading tichtens tichtby 0 wurdt fûn (sjoch triboelectric searje).Produkt B is noch mear belêste as A. Foar sample C giet de trend troch (positive initial lading en lêste lading nei lekkage), mar it oantal ladingen nimt ta nei termyske degradaasje.
Nei 2 oeren fan thermyske stress by 200 °C wurdt it gedrach fan it poeder spektakulêr.Yn samples A en B nimt de earste lading ôf en feroaret de lêste lading fan negatyf nei posityf.SS 316L poeder hie de heechste initial lading en syn lading tichtens feroaring waard posityf, mar bleau leech (dus 0.033 nC / g).
Wy ûndersochten it effekt fan thermyske degradaasje op it kombineare gedrach fan aluminiumlegering (AlSi10Mg) en 316L roestfrij stielpuders by it analysearjen fan de orizjinele poeders yn 'e loft nei 2 oeren by 200 ° C.
It brûken fan poeders by hege temperatuer kin ferbetterje de spreadability fan it produkt, en dit effekt liket te wêzen wichtiger foar poeders mei hege spesifyk oerflak en materialen mei hege termyske conductivity.GranuDrum waard brûkt om de stream te evaluearjen, GranuPack waard brûkt foar dynamyske filling analyze, en GranuCharge waard brûkt om de triboelectricity fan it poeder te analysearjen yn kontakt mei 316L roestfrij stiel buizen.
Dizze resultaten waarden fêststeld mei GranuPack, dy't de ferbettering fan 'e Hausner-koëffisjint foar elke poeder toant (mei útsûndering fan sample A troch grutte flater) nei it thermyske stressproses.Sjoch op de packing parameters (n1 / 2), der wiene gjin dúdlike trends as guon produkten lieten in tanimming yn packing snelheid wylst oaren hiene in kontrastearjende effekt (bgl. Samples B en C).
Post tiid: Jan-10-2023