Kita nggunakake cookie kanggo nambah pengalaman.Kanthi nelusuri situs iki, sampeyan setuju kanggo nggunakake cookie.Informasi Tambahan.
Manufaktur aditif (AM) melu nggawe obyek telung dimensi, siji lapisan ultra-tipis sekaligus, dadi luwih larang tinimbang mesin tradisional.Nanging, mung bagean cilik saka wêdakakêna setor sak proses perakitan soldered menyang komponen.Liyane banjur ora leleh, supaya bisa digunakake maneh.Ing kontras, yen obyek digawe klasik, mbusak materi dening panggilingan lan mesin biasane dibutuhake.
Karakteristik bubuk nemtokake paramèter mesin lan kudu dianggep dhisik.Biaya AM bakal ora ekonomi amarga wêdakakêna sing ora dilebur wis kontaminasi lan ora bisa didaur ulang.Kerusakan bubuk nyebabake rong fenomena: modifikasi kimia produk lan owah-owahan sifat mekanik kayata morfologi lan distribusi ukuran partikel.
Ing kasus sing sepisanan, tugas utama yaiku nggawe struktur padhet sing ngemot paduan murni, mula kita kudu nyegah kontaminasi bubuk, contone, karo oksida utawa nitrida.Ing kasus pungkasan, paramèter kasebut digandhengake karo fluiditas lan panyebaran.Mulane, owah-owahan ing sifat bubuk bisa nyebabake distribusi produk sing ora seragam.
Data saka publikasi anyar nuduhake yen flowmeters klasik ora bisa menehi informasi sing nyukupi babagan flowability bubuk ing produksi aditif amben bubuk.Babagan karakterisasi bahan mentah (utawa bubuk), ana sawetara cara pangukuran sing cocog ing pasar sing bisa nyukupi syarat kasebut.Negara kaku lan lapangan aliran bubuk kudu padha ing sel pangukuran lan ing proses.Anane beban kompresif ora cocog karo aliran permukaan gratis sing digunakake ing piranti AM ing tester sel geser lan rheometer klasik.
GranuTools wis ngembangake alur kerja kanggo karakterisasi bubuk ing manufaktur aditif.Tujuan utama kita yaiku duwe siji alat saben geometri kanggo pemodelan proses sing akurat, lan alur kerja iki digunakake kanggo mangerteni lan nglacak evolusi kualitas bubuk liwat pirang-pirang pass print.Sawetara paduan aluminium standar (AlSi10Mg) dipilih kanggo durasi sing beda-beda ing beban termal sing beda (saka 100 nganti 200 °C).
Degradasi termal bisa dikontrol kanthi nganalisa kemampuan bubuk kanggo nyimpen muatan.Serbuk dianalisis kanggo flowability (instrumen GranuDrum), kinetika pengepakan (instrumen GranuPack) lan perilaku elektrostatik (instrumen GranuCharge).Pangukuran kinetika kohesi lan packing kasedhiya kanggo massa bubuk ing ngisor iki.
Wêdakakêna sing gampang nyebar bakal ngalami indeks kohesi sing kurang, dene bubuk kanthi dinamika ngisi cepet bakal ngasilake bagean mekanik kanthi porositas sing kurang dibandhingake karo produk sing luwih angel diisi.
Telung bubuk paduan aluminium (AlSi10Mg) sing disimpen ing laboratorium kita nganti pirang-pirang wulan, kanthi distribusi ukuran partikel sing beda, lan siji sampel baja tahan karat 316L, sing diarani conto A, B lan C, dipilih.Karakteristik sampel bisa beda karo liyane.produsen.Distribusi ukuran partikel sampel diukur kanthi analisis difraksi laser / ISO 13320.
Amarga padha ngontrol paramèter mesin, sifat bubuk kudu dianggep dhisik, lan yen kita nganggep bubuk sing ora dilebur dadi kontaminasi lan ora bisa didaur ulang, biaya manufaktur aditif ora bakal ekonomis kaya sing dikarepake.Mula, telung paramèter bakal diselidiki: aliran bubuk, kinetika pengepakan lan elektrostatik.
Spreadability gegandhengan karo uniformity lan "lancar" saka lapisan wêdakakêna sawise operasi recoating.Iki penting banget amarga permukaan sing mulus luwih gampang dicithak lan bisa ditliti nganggo alat GranuDrum kanthi pangukuran indeks adhesi.
Amarga pori-pori minangka titik lemah ing materi, bisa nyebabake retakan.Dinamika pengepakan minangka parameter kritis nomer loro amarga bubuk pengepakan cepet duwe porositas sing sithik.Prilaku iki wis diukur nganggo GranuPack kanthi nilai n1/2.
Anane muatan listrik ing bubuk nggawe pasukan kohesif sing nyebabake pembentukan aglomerat.GranuCharge ngukur kemampuan bubuk kanggo ngasilake muatan elektrostatik nalika kontak karo materi sing dipilih sajrone aliran.
Sajrone pangolahan, GranuCharge bisa prédhiksi rusak aliran, kayata tatanan lapisan ing AM.Mangkono, pangukuran sing dipikolehi banget sensitif marang kahanan permukaan gandum (oksidasi, kontaminasi lan kasar).Penuaan bubuk sing wis pulih banjur bisa diukur kanthi akurat (± 0,5 nC).
GranuDrum adhedhasar prinsip drum sing puteran lan minangka cara sing diprogram kanggo ngukur kemampuan alir bubuk.Silinder horisontal kanthi tembok sisih transparan ngemot setengah saka sampel bubuk.Drum muter ngubengi sumbu kanthi kacepetan sudut 2 nganti 60 rpm, lan kamera CCD njupuk gambar (saka 30 nganti 100 gambar kanthi interval 1 detik).Antarmuka udara / bubuk diidentifikasi ing saben gambar nggunakake algoritma deteksi pinggiran.
Hitung posisi rata-rata antarmuka lan osilasi ing sekitar posisi rata-rata iki.Kanggo saben kacepetan rotasi, sudut aliran (utawa "sudut dinamis saka istirahat") αf diitung saka posisi antarmuka rata-rata, lan indeks adhesi dinamis σf, sing nuduhake ikatan antarpartikel, dianalisis saka fluktuasi antarmuka.
Sudut aliran dipengaruhi dening sawetara paramèter: gesekan antarane partikel, wangun lan kohesi (van der Waals, gaya elektrostatik lan kapiler).Bubuk kohesif ngasilake aliran intermiten, dene bubuk non-kohesif ngasilake aliran reguler.Nilai sing luwih cilik saka sudut aliran αf cocog karo sifat aliran sing apik.Indeks adhesi dinamis sing cedhak karo nol cocog karo bubuk non-cohesive, mulane, nalika adhesi bubuk mundhak, indeks adhesi mundhak.
GranuDrum ngidini sampeyan ngukur sudut longsoran pisanan lan aerasi bubuk sajrone aliran, uga ngukur indeks adhesi σf lan sudut aliran αf gumantung saka kacepetan rotasi.
Kapadhetan akeh GranuPack, kerapatan nutul lan pangukuran rasio Hausner (uga disebut "tes tutul") populer banget ing karakterisasi bubuk amarga gampang lan kacepetan pangukuran.Kapadhetan bubuk lan kemampuan kanggo nambah Kapadhetan minangka paramèter penting sajrone panyimpenan, transportasi, aglomerasi, lan liya-liyane. Prosedur sing disaranake diterangake ing Pharmacopoeia.
Tes prasaja iki nduweni telung kekurangan utama.Pangukuran gumantung operator lan cara ngisi mengaruhi volume bubuk awal.Pangukuran visual volume bisa nyebabake kesalahan serius ing asil.Amarga kesederhanaan eksperimen, kita nglirwakake dinamika pemadatan antarane dimensi awal lan pungkasan.
Prilaku bubuk sing disedhiyakake menyang stopkontak terus dianalisis nggunakake peralatan otomatis.Ukur kanthi akurat koefisien Hausner Hr, kapadhetan awal ρ(0) lan kapadhetan pungkasan ρ(n) sawise n klik.
Jumlah tunyuk biasane tetep ing n = 500.GranuPack minangka pangukuran Kapadhetan nutul otomatis lan maju adhedhasar riset dinamis paling anyar.
Indeks liyane bisa digunakake, nanging ora ana ing kene.Wêdakakêna diselehake ing tabung logam lan ngliwati proses initialization otomatis sing ketat.Ekstrapolasi parameter dinamis n1/2 lan kapadhetan maksimum ρ(∞) dijupuk saka kurva pemadatan.
Silinder kothong sing entheng lenggah ing ndhuwur amben bubuk kanggo njaga tingkat antarmuka bubuk / udara sajrone pemadatan.Tabung sing ngemot sampel bubuk munggah menyang dhuwur tetep ∆Z banjur mudhun kanthi bebas nganti dhuwur, biasane tetep ing ∆Z = 1 mm utawa ∆Z = 3 mm, diukur kanthi otomatis sawise saben impact.Miturut dhuwur, sampeyan bisa ngetung volume V tumpukan.
Kapadhetan yaiku rasio massa m karo volume V lapisan bubuk.Massa bubuk m dikenal, kapadhetan ρ ditrapake sawise saben release.
Koefisien Hausner Hr ana hubungane karo tingkat pemadatan lan dianalisis kanthi persamaan Hr = ρ(500) / ρ(0), ing ngendi ρ(0) minangka kerapatan massal awal lan ρ(500) minangka kapadhetan ketukan sing diitung sawise 500 ketok.Asil bisa direproduksi kanthi bubuk cilik (biasane 35 ml) nggunakake metode GranuPack.
Sifat-sifat bubuk lan sifat materi saka piranti kasebut minangka paramèter utama.Sajrone aliran, biaya elektrostatik kui nang wêdakakêna, lan biaya iki disebabake dening efek triboelectric, ijol-ijolan biaya nalika loro ngalangi teka menyang kontak.
Nalika wêdakakêna mili nang piranti, efek triboelectric dumadi ing kontak antarane partikel lan ing kontak antarane partikel lan piranti.
Nalika kontak karo materi sing dipilih, GranuCharge kanthi otomatis ngukur jumlah muatan elektrostatik sing diasilake ing bubuk sajrone aliran.Sampel wêdakakêna mili ing tabung V sing kedher lan tiba ing cangkir Faraday sing disambungake menyang elektrometer sing ngukur muatan sing ditampa bubuk nalika liwat tabung V.Kanggo asil reproducible, feed V-tabung kerep karo piranti muter utawa geter.
Efek triboelektrik nyebabake siji obyek entuk elektron ing permukaane lan kanthi mangkono muatane negatif, dene obyek liyane kelangan elektron lan mulane muatane positif.Sawetara bahan entuk elektron luwih gampang tinimbang liyane, lan uga, bahan liyane ilang elektron luwih gampang.
Materi sing dadi negatif lan sing dadi positif gumantung saka kecenderungan relatif saka bahan sing entuk utawa ilang elektron.Kanggo makili tren kasebut, seri triboelektrik sing ditampilake ing Tabel 1 dikembangake.Bahan sing cenderung muatan positif lan liyane sing cenderung muatan negatif didaftar, dene bahan sing ora nuduhake kecenderungan prilaku didaftar ing tengah meja.
Ing sisih liya, tabel iki mung menehi informasi babagan tren prilaku muatan materi, mula GranuCharge digawe kanggo menehi nilai sing akurat kanggo prilaku ngisi bubuk.
Sawetara eksperimen ditindakake kanggo nganalisa dekomposisi termal.Sampel ditinggalake ing 200 ° C suwene siji nganti rong jam.Wêdakakêna banjur langsung dianalisis nganggo GranuDrum (jeneng termal).Wêdakakêna banjur dilebokake ing wadhah nganti tekan suhu sekitar banjur dianalisis nganggo GranuDrum, GranuPack lan GranuCharge (yaiku "kadhemen").
Sampel mentah dianalisis nggunakake GranuPack, GranuDrum lan GranuCharge ing asor / suhu kamar sing padha, yaiku kelembapan relatif 35,0 ± 1,5% lan suhu 21,0 ± 1,0 °C.
Indeks kohesi ngetung flowability saka wêdakakêna lan hubungan karo owah-owahan ing posisi antarmuka (wêdakakêna / udhara), kang nggambarake mung telung pasukan kontak (van der Waals, kapiler lan elektrostatik).Sadurunge eksperimen, cathet asor relatif (RH, %) lan suhu (°C).Banjur pour bubuk menyang wadhah drum lan miwiti eksperimen.
Kita nyimpulake manawa produk kasebut ora sensitif marang caking nalika nimbang parameter thixotropic.Sing nggumunake, stres termal ngganti prilaku rheologis bubuk sampel A lan B saka penebalan geser dadi penipisan geser.Ing sisih liya, Sampel C lan SS 316L ora kena pengaruh suhu lan mung nuduhake penebalan geser.Saben wêdakakêna nuduhake daya nyebar sing luwih apik (yaiku indeks kohesi ngisor) sawise dadi panas lan adhem.
Efek suhu uga gumantung ing area lumahing tartamtu saka partikel.Sing luwih gedhe konduktivitas termal saka materi, luwih gedhe efek ing suhu (ie ???225°?=250?.?-1.?-1) lan ?316?225°?=19?.?-1.?-1), luwih cilik partikel, luwih penting efek suhu.Makarya ing suhu munggah pangkat iku pilihan apik kanggo wêdakakêna alloy aluminium amarga tambah spreadability, lan sampel digawe adhem entuk flowability malah luwih apik dibandhingake wêdakakêna murni.
Kanggo saben eksperimen GranuPack, bobot bubuk kasebut dicathet sadurunge saben eksperimen, lan sampel kena pengaruh 500 kanthi frekuensi impact 1 Hz kanthi kejatuhan sel ukuran 1 mm (energi dampak ∝).Sampel disedhiyakake menyang sel pangukuran miturut instruksi piranti lunak sing ora gumantung saka pangguna.Pangukuran kasebut banjur diulang kaping pindho kanggo netepake reproduktifitas lan kanggo mriksa rata-rata lan standar deviasi.
Sawise analisis GranuPack rampung, kapadhetan pengepakan awal (ρ(0)), kapadhetan pengepakan pungkasan (ing sawetara klik, n = 500, yaiku ρ(500)), rasio Hausner/indeks Carr (Hr/Cr), lan rong rekaman paramèter (n1/2 lan τ) sing ana hubungane karo dinamika pemadatan.Kapadhetan optimal ρ(∞) uga ditampilake (pirsani Lampiran 1).Tabel ing ngisor iki nyusun ulang data eksperimen.
Tokoh 6 lan 7 nuduhake kurva compaction sakabèhé (kapadhetan massal versus nomer impact) lan rasio parameter n1/2/Hausner.Bar kesalahan sing diwilang nggunakake rata-rata ditampilake ing saben kurva, lan panyimpangan standar diitung saka tes pengulangan.
Produk baja tahan karat 316L minangka produk paling abot (ρ(0) = 4,554 g/mL).Ing babagan kepadatan tapping, SS 316L isih dadi bubuk paling abot (ρ(n) = 5,044 g/mL), disusul Sampel A (ρ(n) = 1,668 g/mL), disusul Sampel B (ρ (n) = 1,668 g/ml) (n) = 1,645 g/ml).Sampel C paling murah (ρ(n) = 1,581 g/mL).Miturut Kapadhetan akeh wêdakakêna dhisikan, kita weruh yen sampel A paling entheng, lan njupuk menyang akun kesalahan (1,380 g / ml), contone B lan C duwe nilai kira-kira padha.
Nalika wêdakakêna dipanasake, rasio Hausner mudhun, sing mung ana kanggo conto B, C lan SS 316L.Kanggo Sample A, iki ora bisa ditindakake amarga ukuran bar kesalahan.Kanggo n1 / 2, tren parameter luwih angel diidentifikasi.Kanggo sampel A lan SS 316L, nilai n1/2 mudhun sawise 2 jam ing 200 ° C, nalika kanggo bubuk B lan C mundhak sawise loading termal.
Pakan geter digunakake kanggo saben eksperimen GranuCharge (pirsani Gambar 8).Gunakake pipa stainless steel 316L.Pangukuran diulang kaping 3 kanggo netepake reproduktifitas.Bobot prodhuk sing digunakake kanggo saben pangukuran kira-kira 40 ml lan ora ana wêdakakêna sing ditemokake sawise pangukuran.
Sadurunge eksperimen, bobot bubuk (mp, g), kelembapan udara relatif (RH, %), lan suhu (°C) dicathet.Ing wiwitan tes, ngukur kapadhetan pangisian bubuk primer (q0 ing µC/kg) kanthi nglebokake bubuk menyang cangkir Faraday.Pungkasan, cathetake massa wêdakakêna lan etung kapadhetan muatan pungkasan (qf, µC/kg) lan Δq (Δq = qf – q0) ing pungkasan eksperimen.
Data GranuCharge mentah ditampilake ing Tabel 2 lan Gambar 9 (σ minangka standar deviasi sing diitung saka asil tes reproduksibilitas), lan asil ditampilake minangka histogram (mung q0 lan Δq sing ditampilake).SS 316L duweni biaya wiwitan sing paling murah;iki bisa uga amarga kasunyatan sing produk iki duwe PSD paling dhuwur.Babagan jumlah pangisian daya awal bubuk alloy aluminium utami, ora ana kesimpulan sing bisa ditindakake amarga ukuran kesalahane.
Sawise kontak karo pipa baja tahan karat 316L, sampel A entuk biaya paling sithik dibandhingake karo bubuk B lan C, sing nuduhake tren sing padha, nalika bubuk SS 316L digosok karo SS 316L, kapadhetan pangisian daya cedhak karo 0 ditemokake (pirsani triboelektrik). seri).Produk B isih luwih akeh tinimbang A. Kanggo sampel C, tren terus (muatan awal positif lan biaya pungkasan sawise bocor), nanging jumlah biaya mundhak sawise degradasi termal.
Sawise 2 jam stres termal ing 200 ° C, prilaku bubuk dadi spektakuler.Ing conto A lan B, muatan awal suda lan muatan pungkasan owah saka negatif dadi positif.Wêdakakêna SS 316L duwé pangisian daya wiwitan paling dhuwur lan owah-owahan kapadhetan muatané dadi positif nanging tetep sithik (yaiku 0,033 nC/g).
Kita nyelidiki efek degradasi termal ing prilaku gabungan saka alloy aluminium (AlSi10Mg) lan bubuk baja tahan karat 316L nalika nganalisa bubuk asli ing udara sekitar sawise 2 jam ing 200 ° C.
Panggunaan wêdakakêna ing suhu dhuwur bisa nambah panyebaran produk, lan efek iki katon luwih penting kanggo bubuk kanthi area lumahing spesifik lan bahan kanthi konduktivitas termal sing dhuwur.GranuDrum digunakake kanggo ngevaluasi aliran, GranuPack digunakake kanggo analisis ngisi dinamis, lan GranuCharge digunakake kanggo nganalisa triboelektrik bubuk ing kontak karo pipa stainless steel 316L.
Asil kasebut ditetepake nggunakake GranuPack, sing nuduhake peningkatan koefisien Hausner kanggo saben bubuk (kajaba sampel A amarga kesalahan ukuran) sawise proses stres termal.Deleng ing paramèter pengepakan (n1/2), ora ana tren sing jelas amarga sawetara produk nuduhake paningkatan kecepatan pengepakan, dene liyane duwe efek kontras (contone, Sampel B lan C).
Wektu kirim: Jan-10-2023