Мы выкарыстоўваем файлы cookie, каб палепшыць ваш вопыт.Працягваючы прагляд гэтага сайта, вы згаджаецеся з выкарыстаннем файлаў cookie.Дадатковая інфармацыя.
Адытыўная вытворчасць (AM) прадугледжвае стварэнне трохмерных аб'ектаў, па адным звыштонкім слоі за раз, што робіць яго больш дарагім, чым традыцыйная механічная апрацоўка.Аднак толькі невялікая частка парашка, нанесенага ў працэсе зборкі, впаивается ў кампанент.Астатняе потым не растае, таму яго можна выкарыстоўваць паўторна.Наадварот, калі аб'ект ствараецца ў класічным стылі, звычайна патрабуецца выдаленне матэрыялу шляхам фрэзеравання і механічнай апрацоўкі.
Характарыстыкі парашка вызначаюць параметры машыны і павінны быць разгледжаны ў першую чаргу.Кошт АМ быў бы неэканамічным, улічваючы, што нерасплаўлены парашок забруджаны і не падлягае перапрацоўцы.Пашкоджанне парашкоў прыводзіць да двух з'яў: хімічнай мадыфікацыі прадукту і змянення механічных уласцівасцяў, такіх як марфалогія і размеркаванне часціц па памеры.
У першым выпадку асноўнай задачай з'яўляецца стварэнне цвёрдых структур, якія змяшчаюць чыстыя сплавы, таму трэба пазбягаць забруджвання парашка, напрыклад, аксідамі або нітрыдаў.У апошнім выпадку гэтыя параметры звязаны з цякучасцю і растекаемостью.Такім чынам, любое змяненне уласцівасцяў парашка можа прывесці да нераўнамернага размеркавання сродкі.
Дадзеныя з нядаўніх публікацый паказваюць, што класічныя расходомеры не могуць даць адэкватную інфармацыю аб цякучасці парашка пры вытворчасці парашковых дабавак.Што датычыцца характарыстыкі сыравіны (ці парашкоў), то на рынку існуе некалькі падыходных метадаў вымярэння, якія могуць задаволіць гэтае патрабаванне.Напружаны стан і поле цячэння парашка павінны быць аднолькавымі ў вымяральнай ячэйцы і ў працэсе.Наяўнасць сціскальных нагрузак несумяшчальна з патокам на свабоднай паверхні, які выкарыстоўваецца ў прыладах AM у тэстарах зрухавых ячэек і класічных рэометрах.
Кампанія GranuTools распрацавала працоўныя працэсы для характарыстыкі парашка ў адытыўнай вытворчасці.Наша галоўная мэта складалася ў тым, каб мець адзін інструмент для кожнай геаметрыі для дакладнага мадэлявання працэсу, і гэты працоўны працэс выкарыстоўваўся для разумення і адсочвання змены якасці парашка на працягу некалькіх праходаў друку.Некалькі стандартных алюмініевых сплаваў (AlSi10Mg) былі выбраны для розных працягласцяў пры розных цеплавых нагрузках (ад 100 да 200 °C).
Тэрмічную дэградацыю можна кантраляваць, аналізуючы здольнасць парашка захоўваць зарад.Парашкі былі прааналізаваны на цякучасць (прыбор GranuDrum), кінэтыку ўпакоўкі (прыбор GranuPack) і электрастатычныя паводзіны (прыбор GranuCharge).Вымярэнні згуртаванасці і кінетыкі ўпакоўкі даступныя для наступных мас парашка.
Парашкі, якія лёгка расцякаюцца, будуць мець нізкі індэкс згуртаванасці, у той час як парашкі з хуткай дынамікай напаўнення будуць ствараць механічныя дэталі з меншай сітаватасцю ў параўнанні з прадуктамі, якія цяжэй напаўняць.
Былі адабраны тры парашкі алюмініевага сплаву (AlSi10Mg), якія захоўваліся ў нашай лабараторыі на працягу некалькіх месяцаў, з розным размеркаваннем часціц па памерах, і адзін узор з нержавеючай сталі 316L, які тут называецца ўзорамі A, B і C.Характарыстыкі ўзораў могуць адрознівацца ад іншых.вытворцаў.Размеркаванне часціц па памеры ўзору было вымерана метадам лазернага дыфракцыйнага аналізу/ISO 13320.
Паколькі яны кантралююць параметры машыны, перш за ўсё трэба ўлічваць уласцівасці парашка, і калі мы лічым нерасплаўлены парашок забруджаным і непрыдатным для перапрацоўкі, выдаткі на вытворчасць дабавак не будуць такімі эканамічнымі, як хацелася б.Такім чынам, будуць даследаваны тры параметры: паток парашка, кінетыка ўпакоўкі і электрастатыка.
Расцякальнасць звязана з аднастайнасцю і «гладкасцю» пласта парашка пасля аперацыі наступнага пакрыцця.Гэта вельмі важна, паколькі на гладкіх паверхнях лягчэй друкаваць, і іх можна праверыць з дапамогай інструмента GranuDrum з вымярэннем індэкса адгезіі.
Паколькі пары з'яўляюцца слабымі месцамі ў матэрыяле, яны могуць прывесці да расколін.Дынаміка ўпакоўкі з'яўляецца другім крытычным параметрам, таму што парашкі хуткай упакоўкі маюць нізкую сітаватасць.Гэта паводзіны было вымерана з дапамогай GranuPack са значэннем n1/2.
Наяўнасць электрычнага зарада ў парашку стварае сілы згуртавання, якія прыводзяць да адукацыі агламератаў.GranuCharge вымярае здольнасць парашка ствараць электрастатычны зарад пры кантакце з абраным матэрыялам падчас патоку.
Падчас апрацоўкі GranuCharge можа прадказаць пагаршэнне патоку, напрыклад, адукацыю пласта ў AM.Такім чынам, атрыманыя вымярэнні вельмі адчувальныя да стану паверхні збожжа (акісленне, забруджванне і шурпатасць).Затым можна дакладна колькасна вызначыць старэнне адноўленага парашка (±0,5 нК).
GranuDrum заснаваны на прынцыпе верціцца барабана і з'яўляецца запраграмаваным метадам для вымярэння цякучасці парашка.Гарызантальны цыліндр з празрыстымі бакавымі сценкамі змяшчае палову ўзору парашка.Барабан круціцца вакол сваёй восі з вуглавой хуткасцю ад 2 да 60 абаротаў у хвіліну, а ПЗС-камера робіць здымкі (ад 30 да 100 здымкаў з інтэрвалам у 1 секунду).Інтэрфейс паветра/парашок вызначаецца на кожным малюнку з дапамогай алгарытму выяўлення краёў.
Вылічыце сярэдняе становішча інтэрфейсу і ваганні вакол гэтага сярэдняга становішча.Для кожнай хуткасці кручэння вугал патоку (або «дынамічны вугал спакою») αf разлічваецца па сярэдняму палажэнню мяжы падзелу, а дынамічны індэкс адгезіі σf, які адносіцца да сувязі паміж часцінкамі, аналізуецца па флуктуацыям мяжы падзелу.
На вугал патоку ўплывае шэраг параметраў: трэнне паміж часціцамі, форма і згуртаванасць (ван-дэр-ваальсавыя, электрастатычныя і капілярныя сілы).Кагезійныя парашкі прыводзяць да перарывістага патоку, а некагезійныя - да рэгулярнага.Меншыя значэнні кута патоку αf адпавядаюць добрым уласцівасцям патоку.Дынамічны індэкс адгезіі, блізкі да нуля, адпавядае несвязному парашку, таму па меры павелічэння адгезіі парашка адпаведна ўзрастае індэкс адгезіі.
GranuDrum дазваляе вымераць кут першай лавіны і аэрацыі парашка падчас патоку, а таксама вымераць індэкс адгезіі σf і кут патоку αf у залежнасці ад хуткасці кручэння.
Вымярэнні насыпной шчыльнасці, шчыльнасці націску і каэфіцыента Хаўзнера GranuPack (таксама званыя «сэнсарнымі тэстамі») вельмі папулярныя пры характарыстыцы парашка з-за прастаты і хуткасці вымярэння.Шчыльнасць парашка і здольнасць павялічваць яго шчыльнасць з'яўляюцца важнымі параметрамі пры захоўванні, транспарціроўцы, агламерацыі і т. Д. Рэкамендуемая працэдура апісана ў фармакапеі.
Гэты просты тэст мае тры асноўныя недахопы.Вымярэнні залежаць ад аператара, а спосаб напаўнення ўплывае на першапачатковы аб'ём парашка.Візуальныя вымярэння аб'ёму могуць прывесці да сур'ёзных памылак у выніках.З-за прастаты эксперыменту мы занядбалі дынамікай ушчыльнення паміж пачатковым і канчатковым памерамі.
Паводзіны парашка, які падаецца ў бесперапынны выхад, аналізавалі з дапамогай аўтаматызаванага абсталявання.Дакладна вымерайце каэфіцыент Хаўзнера Hr, пачатковую шчыльнасць ρ(0) і канчатковую шчыльнасць ρ(n) пасля n націсканняў.
Колькасць адводаў звычайна фіксуецца на n=500.GranuPack - гэта аўтаматызаванае ўдасканаленае вымярэнне шчыльнасці нарэзкі, заснаванае на апошніх дынамічных даследаваннях.
Можна выкарыстоўваць і іншыя індэксы, але яны тут не пералічаны.Парашок змяшчаецца ў металічныя трубкі і праходзіць строгі аўтаматычны працэс ініцыялізацыі.Экстрапаляцыя дынамічнага параметра n1/2 і максімальнай шчыльнасці ρ(∞) бярэцца з крывой ушчыльнення.
Лёгкі полы цыліндр размяшчаецца на верхняй частцы парашковага пласта, каб падтрымліваць узровень стыку парашок/паветра падчас ушчыльнення.Трубка з узорам парашка падымаецца на фіксаваную вышыню ∆Z, а затым свабодна апускаецца на вышыню, звычайна фіксаваную на ∆Z = 1 мм або ∆Z = 3 мм, якая вымяраецца аўтаматычна пасля кожнага ўдару.Па вышыні можна разлічыць аб'ём V палі.
Шчыльнасць - гэта стаўленне масы m да аб'ёму V пласта парашка.Маса парашка m вядомая, шчыльнасць ρ наносіцца пасля кожнага выкіду.
Каэфіцыент Хаўзнера Hr звязаны са хуткасцю ўшчыльнення і аналізуецца ўраўненнем Hr = ρ(500) / ρ(0), дзе ρ(0) - пачатковая аб'ёмная шчыльнасць, а ρ(500) - разліковая шчыльнасць праз 500 краны.Вынікі аднаўляюцца з невялікай колькасцю парашка (звычайна 35 мл) з выкарыстаннем метаду GranuPack.
Асноўнымі параметрамі з'яўляюцца ўласцівасці парашка і характар матэрыялу, з якога выраблена прылада.Падчас патоку ўнутры парашка ўтвараюцца электрастатычныя зарады, і гэтыя зарады выкліканы трыбаэлектрычным эфектам, абменам зарадамі пры кантакце двух цвёрдых цел.
Калі парашок цячэ ўнутры прылады, трыбаэлектрычныя эфекты ўзнікаюць на кантакце паміж часціцамі і на кантакце паміж часціцай і прыладай.
Пры кантакце з абраным матэрыялам GranuCharge аўтаматычна вымярае колькасць электрастатычнага зарада, які ўтвараецца ўнутры парашка падчас патоку.Узор парашка цячэ ў вібрацыйнай V-вобразнай трубцы і трапляе ў кубак Фарадэя, злучаны з электраметрам, які вымярае зарад, які парашок набывае падчас руху па V-вобразнай трубцы.Каб атрымаць узнаўляльныя вынікі, часта падавайце V-вобразную трубку з дапамогай прылады, якое верціцца або вібруе.
Трыбаэлектрычны эфект прымушае адзін аб'ект набіраць электроны на сваёй паверхні і, такім чынам, зараджацца адмоўна, а іншы аб'ект губляе электроны і, такім чынам, зараджаецца станоўча.Некаторыя матэрыялы лягчэй атрымліваюць электроны, чым іншыя, і, такім жа чынам, іншыя матэрыялы лягчэй губляюць электроны.
Які матэрыял становіцца адмоўным, а які - станоўчым, залежыць ад адноснай тэндэнцыі задзейнічаных матэрыялаў атрымліваць або губляць электроны.Каб прадставіць гэтыя тэндэнцыі, была распрацавана трыбаэлектрычная серыя, паказаная ў табліцы 1.Матэрыялы, якія маюць тэндэнцыю быць станоўча зараджанымі, і іншыя, якія маюць тэндэнцыю быць адмоўна зараджанымі, пералічаны, а матэрыялы, якія не дэманструюць паводніцкіх тэндэнцый, пералічаны ў сярэдзіне табліцы.
З іншага боку, гэтая табліца змяшчае толькі інфармацыю аб тэндэнцыях паводзін зарада матэрыялу, таму GranuCharge быў створаны, каб забяспечыць дакладныя значэнні паводзін парашкавага зарада.
Для аналізу тэрмічнага раскладання было праведзена некалькі эксперыментаў.Узоры пакідалі пры 200°C на адну-дзве гадзіны.Затым парашок неадкладна аналізуецца з дапамогай GranuDrum (тэрмічная назва).Затым парашок змяшчаюць у кантэйнер, пакуль ён не нагрэецца да тэмпературы навакольнага асяроддзя, а затым аналізуюць з дапамогай GranuDrum, GranuPack і GranuCharge (г.зн. «халодным»).
Неапрацаваныя ўзоры аналізавалі з дапамогай GranuPack, GranuDrum і GranuCharge пры той жа вільготнасці/пакаёвай тэмпературы, г.зн. адноснай вільготнасці 35,0 ± 1,5% і тэмпературы 21,0 ± 1,0 °C.
Індэкс згуртаванасці разлічвае цякучасць парашка і карэлюе са зменамі ў становішчы мяжы падзелу (парашок/паветра), якія адлюстроўваюць толькі тры кантактныя сілы (ван-дэр-ваальсаўскую, капілярную і электрастатычную).Перад эксперыментам запішыце адносную вільготнасць (RH, %) і тэмпературу (°C).Затым высыпце парашок у барабанную ёмістасць і пачніце эксперымент.
Мы прыйшлі да высновы, што гэтыя прадукты не адчувальныя да злежвання, калі ўлічваць тыксатропныя параметры.Цікава, што цеплавое напружанне змяніла реологіческіх паводзіны парашкоў узораў A і B ад патаўшчэння пры зруху да разрэджвання пры зруху.З іншага боку, узоры C і SS 316L не падвяргаліся ўплыву тэмпературы і паказалі толькі патаўшчэнне пры зруху.Кожны парашок паказаў лепшую расцякальнасць (г.зн. больш нізкі індэкс згуртаванасці) пасля награвання і астуджэння.
Тэмпературны эфект таксама залежыць ад удзельнай плошчы паверхні часціц.Чым большая цеплаправоднасць матэрыялу, тым большы ўплыў на тэмпературу (г.зн. ???225°?=250?.?-1.?-1) і ?316?225°?=19?.?-1.?-1), чым меншыя часціцы, тым важней уплыў тэмпературы.Праца пры павышаных тэмпературах з'яўляецца добрым выбарам для парашкоў алюмініевага сплаву з-за іх падвышанай расцякальнасці, а астуджаныя ўзоры дасягаюць нават лепшай цякучасці ў параўнанні з некранутымі парашкамі.
Для кожнага эксперыменту GranuPack вага парашка запісвалася перад кожным эксперыментам, і ўзор падвяргаўся 500 ударам з частатой удараў 1 Гц са свабодным падзеннем вымяральнай ячэйкі 1 мм (энергія ўдару ∝).Узоры размяркоўваюцца ў вымяральныя ячэйкі ў адпаведнасці з інструкцыямі праграмнага забеспячэння незалежна ад карыстальніка.Затым вымярэнні паўтаралі двойчы, каб ацаніць узнаўляльнасць і вывучыць сярэдняе значэнне і стандартнае адхіленне.
Пасля завяршэння аналізу GranuPack запісаны пачатковая шчыльнасць упакоўкі (ρ(0)), канчатковая шчыльнасць упакоўкі (пры некалькіх націсках, n = 500, г.зн. ρ(500)), каэфіцыент Хаўзнера/індэкс Карра (Hr/Cr) і дзве параметры (n1/2 і τ), звязаныя з дынамікай ушчыльнення.Таксама паказана аптымальная шчыльнасць ρ(∞) (гл. Дадатак 1).Табліца ніжэй рэарганізуе эксперыментальныя дадзеныя.
На малюнках 6 і 7 паказаны агульныя крывыя ўшчыльнення (аб'ёмная шчыльнасць у залежнасці ад колькасці ўдараў) і стаўленне параметраў n1/2/Хаўзнера.Паласы памылак, разлічаныя з выкарыстаннем сярэдніх значэнняў, паказаны на кожнай крывой, а стандартныя адхіленні былі разлічаны з тэстаў паўтаральнасці.
Прадукт з нержавеючай сталі 316L быў самым цяжкім прадуктам (ρ(0) = 4,554 г/мл).З пункту гледжання шчыльнасці націску, SS 316L па-ранейшаму з'яўляецца самым цяжкім парашком (ρ(n) = 5,044 г/мл), за ім ідзе ўзор A (ρ(n) = 1,668 г/мл), за якім ідзе ўзор B (ρ (n) = 1,668 г/мл) (n) = 1,645 г/мл).Узор C быў самым нізкім (ρ(n) = 1,581 г/мл).Па насыпной шчыльнасці зыходнага парашка мы бачым, што ўзор А з'яўляецца самым лёгкім, а з улікам хібнасці (1,380 г / мл) узораў В і С маюць прыкладна аднолькавае значэнне.
Пры награванні парашка яго каэфіцыент Хаўзнера памяншаецца, што адбываецца толькі для ўзораў B, C і SS 316L.Для ўзору А гэта немагчыма зрабіць з-за памеру палос памылак.Для n1/2 тэндэнцыі параметраў цяжэй вызначыць.Для ўзору A і SS 316L значэнне n1/2 знізілася праз 2 гадзіны пры 200 ° C, у той час як для парашкоў B і C яно павялічылася пасля тэрмічнай нагрузкі.
Для кожнага эксперыменту GranuCharge выкарыстоўваўся вібрацыйны фідэр (гл. малюнак 8).Выкарыстоўвайце трубу з нержавеючай сталі 316L.Вымярэння паўтаралі 3 разы для ацэнкі ўзнаўляльнасці.Вага прадукту, які выкарыстоўваўся для кожнага вымярэння, складала прыблізна 40 мл, і пасля вымярэння парашок не быў знойдзены.
Перад вопытам фіксуюць масу парашка (т.пл., г), адносную вільготнасць паветра (RH, %) і тэмпературу (°С).У пачатку тэсту вымерайце шчыльнасць зарада першаснага парашка (q0 у мкКл/кг), змясціўшы парашок у кубак Фарадэя.Нарэшце, запішыце масу парашка і вылічыце канчатковую шчыльнасць зарада (qf, мкКл/кг) і Δq (Δq = qf – q0) у канцы эксперыменту.
Неапрацаваныя даныя GranuCharge паказаны ў табліцы 2 і на малюнку 9 (σ - стандартнае адхіленне, разлічанае па выніках тэсту на ўзнаўляльнасць), а вынікі прадстаўлены ў выглядзе гістаграм (паказаны толькі q0 і Δq).SS 316L меў самы нізкі першапачатковы кошт;гэта можа быць звязана з тым, што гэты прадукт мае самы высокі PSD.Што тычыцца першапачатковай колькасці зарада парашка першаснага алюмініевага сплаву, нельга зрабіць ніякіх высноў з-за памеру памылак.
Пасля кантакту з трубой з нержавеючай сталі 316L узор A набыў найменшую колькасць зарада ў параўнанні з парашкамі B і C, што падкрэслівае падобную тэндэнцыю: калі парашок SS 316L расціраецца з SS 316L, выяўляецца шчыльнасць зарада, блізкая да 0 (гл. трыбаэлектрычны серыя).Прадукт B па-ранейшаму больш зараджаны, чым A. Для ўзору C тэндэнцыя захоўваецца (станоўчы пачатковы зарад і канчатковы зарад пасля ўцечкі), але колькасць зарадаў павялічваецца пасля тэрмічнай дэградацыі.
Пасля 2 гадзін тэрмічнага ўздзеяння пры 200 °C паводзіны парашка становяцца ўражлівымі.Ва ўзорах A і B пачатковы зарад памяншаецца, а канчатковы зарад змяняецца з адмоўнага на станоўчы.Парашок SS 316L меў самы высокі першапачатковы зарад, і яго змяненне шчыльнасці зарада стала станоўчым, але засталося нізкім (г.зн. 0,033 нКл/г).
Мы даследавалі ўплыў тэрмічнай дэградацыі на сумесныя паводзіны парашкоў алюмініевага сплаву (AlSi10Mg) і нержавеючай сталі 316L, аналізуючы зыходныя парашкі ў навакольным паветры праз 2 гадзіны пры 200°C.
Выкарыстанне парашкоў пры высокай тэмпературы можа палепшыць расцякаемасць прадукту, і гэты эфект, здаецца, больш важны для парашкоў з высокай удзельнай паверхняй і матэрыялаў з высокай цеплаправоднасцю.GranuDrum выкарыстоўваўся для ацэнкі патоку, GranuPack выкарыстоўваўся для дынамічнага аналізу напаўнення, а GranuCharge выкарыстоўваўся для аналізу трыбаэлектрычнасці парашка ў кантакце з трубкай з нержавеючай сталі 316L.
Гэтыя вынікі былі атрыманы з дапамогай GranuPack, які паказвае паляпшэнне каэфіцыента Хаўзнера для кожнага парашка (за выключэннем узору А з-за памылкі памеру) пасля працэсу тэрмічнага напружання.Гледзячы на параметры ўпакоўкі (n1/2), выразных тэндэнцый не было, бо некаторыя прадукты паказалі павелічэнне хуткасці ўпакоўкі, а іншыя мелі кантрасны эфект (напрыклад, узоры B і C).
Час публікацыі: 10 студзеня 2023 г