Cookie-kat használunk az élmény javítása érdekében.Az oldal böngészésének folytatásával elfogadja a cookie-k használatát.További információ.
Az additív gyártás (AM) háromdimenziós objektumok létrehozását foglalja magában, egy-egy ultravékony rétegben, ami drágábbá teszi, mint a hagyományos megmunkálás.Az összeszerelési folyamat során lerakódott pornak azonban csak egy kis része forrasztódik be az alkatrészbe.A maradék ezután nem olvad meg, így újra felhasználható.Ezzel szemben, ha az objektumot klasszikusan készítik, akkor általában marással és megmunkálással történő anyageltávolítás szükséges.
A por jellemzői meghatározzák a gép paramétereit, és először is ezeket kell figyelembe venni.Az AM költsége gazdaságtalan lenne, mivel a megolvadatlan por szennyezett és nem újrahasznosítható.A porok károsodása két jelenséget eredményez: a termék kémiai módosulását és a mechanikai tulajdonságok megváltozását, például a morfológiát és a részecskeméret-eloszlást.
Az első esetben a fő feladat tiszta ötvözeteket tartalmazó szilárd szerkezetek létrehozása, ezért el kell kerülnünk a por például oxidokkal vagy nitridekkel való szennyeződését.Ez utóbbi esetben ezek a paraméterek a folyékonysághoz és a kenhetőséghez kapcsolódnak.Ezért a por tulajdonságainak bármilyen változása a termék nem egyenletes eloszlásához vezethet.
A legújabb publikációkból származó adatok azt mutatják, hogy a klasszikus áramlásmérők nem tudnak megfelelő információt szolgáltatni a por folyékonyságáról a porágyadalékok gyártása során.Az alapanyagok (vagy porok) jellemzésére vonatkozóan több megfelelő mérési módszer létezik a piacon, amelyek kielégítik ezt a követelményt.A feszültségállapotnak és a poráramlási mezőnek azonosnak kell lennie a mérőcellában és a folyamatban.A nyomóterhelések jelenléte összeegyeztethetetlen a nyírócellás teszterekben és a klasszikus reométerekben használt AM készülékekben alkalmazott szabad felületi áramlással.
A GranuTools munkafolyamatokat dolgozott ki az additív gyártás por jellemzésére.Fő célunk az volt, hogy geometriánként egy eszköz álljon rendelkezésre a pontos folyamatmodellezés érdekében, és ezt a munkafolyamatot használtuk a porminőség alakulásának megértésére és nyomon követésére több nyomtatási menet során.Számos szabványos alumíniumötvözetet (AlSi10Mg) választottak ki különböző időtartamra, különböző hőterhelés mellett (100 és 200 °C között).
A termikus lebomlás a por töltéstároló képességének elemzésével szabályozható.A porokat elemeztük a folyóképesség (GranuDrum műszer), a csomagolási kinetika (GranuPack műszer) és az elektrosztatikus viselkedés (GranuCharge műszer) szempontjából.Kohéziós és tömítési kinetikai mérések állnak rendelkezésre a következő portömegekhez.
A könnyen szétterülő porok alacsony kohéziós indexet mutatnak, míg a gyors töltési dinamikájú porok kisebb porozitású mechanikai alkatrészeket eredményeznek, mint a nehezebben tölthető termékek.
A laboratóriumunkban több hónapig tárolt alumíniumötvözet port (AlSi10Mg), különböző szemcseméret-eloszlással, valamint egy 316 literes rozsdamentes acél mintát választottunk ki, amelyeket itt A, B és C mintának nevezünk.A minták jellemzői eltérhetnek a többitől.gyártók.A minta részecskeméret-eloszlását lézerdiffrakciós analízissel/ISO 13320 mértük.
Mivel ezek szabályozzák a gép paramétereit, ezért elsősorban a por tulajdonságait kell figyelembe venni, és ha a fel nem olvadt port szennyezettnek és újrahasznosíthatatlannak tekintjük, akkor az adalékos gyártás költsége nem lesz olyan gazdaságos, mint szeretnénk.Ezért három paramétert vizsgálunk meg: poráramlást, tömítési kinetikát és elektrosztatikát.
A kenhetőség a porréteg egyenletességével és „simaságával” függ össze az újrafestési művelet után.Ez nagyon fontos, mivel a sima felületek könnyebben nyomtathatók, és a GranuDrum eszközzel adhéziós index méréssel vizsgálhatók.
Mivel a pórusok az anyag gyenge pontjai, repedésekhez vezethetnek.A tömörítési dinamika a második kritikus paraméter, mivel a gyorscsomagoló porok alacsony porozitásúak.Ezt a viselkedést a GranuPack n1/2 értékkel mértük.
Az elektromos töltés jelenléte a porban kohéziós erőket hoz létre, amelyek agglomerátumok kialakulásához vezetnek.A GranuCharge méri a por azon képességét, hogy elektrosztatikus töltést generáljon, amikor áramlás közben egy kiválasztott anyaggal érintkezik.
A feldolgozás során a GranuCharge előre jelezheti az áramlás romlását, például a rétegképződést AM-ben.Így a kapott mérések nagyon érzékenyek a szemcsefelület állapotára (oxidáció, szennyeződés és érdesség).A visszanyert por öregedése ezután pontosan számszerűsíthető (±0,5 nC).
A GranuDrum a forgó dob elvén alapul, és egy programozott módszer a por folyóképességének mérésére.Egy vízszintes, átlátszó oldalfalú henger tartalmazza a porminta felét.A dob 2-60 ford./perc szögsebességgel forog a tengelye körül, a CCD-kamera pedig képeket készít (30-100 képet 1 másodperces időközönként).A levegő/por interfész minden egyes képen azonosításra kerül egy élérzékelési algoritmus segítségével.
Számítsa ki az interfész átlagos pozícióját és az ezen átlagos pozíció körüli oszcillációkat.Minden egyes forgási sebességnél az áramlási szöget (vagy „dinamikus nyugalmi szöget”) αf az átlagos határfelületi pozícióból számítják ki, és a σf dinamikus adhéziós indexet, amely a részecskék közötti kötésre utal, a határfelület fluktuációiból elemzi.
Az áramlási szöget számos paraméter befolyásolja: a részecskék közötti súrlódás, az alak és a kohézió (van der Waals, elektrosztatikus és kapilláris erők).A kohéziós porok szakaszos, míg a nem kohéziós porok szabályos áramlást eredményeznek.Az αf áramlási szög kisebb értékei jó áramlási tulajdonságoknak felelnek meg.A nullához közeli dinamikus adhéziós index nem kohéziós pornak felel meg, ezért a por tapadásának növekedésével a tapadási index ennek megfelelően nő.
A GranuDrum lehetővé teszi az első lavina és a por levegőztetésének szögének mérését az áramlás során, valamint a σf tapadási index és az αf áramlási szög mérését a forgási sebességtől függően.
A GranuPack térfogatsűrűség, csapolási sűrűség és Hausner-arány mérések (más néven „érintési tesztek”) nagyon népszerűek a por jellemzésében a mérés egyszerűsége és gyorsasága miatt.A por sűrűsége és a sűrűség növelésének képessége fontos paraméterek a tárolás, szállítás, agglomeráció stb. során. Az ajánlott eljárást a Gyógyszerkönyv írja le.
Ennek az egyszerű tesztnek három fő hátránya van.A mérések kezelőtől függenek, és a töltési mód befolyásolja a kezdeti portérfogatot.A térfogat vizuális mérése súlyos hibákhoz vezethet az eredményekben.A kísérlet egyszerűsége miatt figyelmen kívül hagytuk a kezdeti és végső méretek közötti tömörítési dinamikát.
A folyamatos kimenetbe betáplált por viselkedését automatizált berendezéssel elemeztük.Pontosan mérje meg a Hr Hausner-együtthatót, a ρ(0) kezdeti sűrűséget és a ρ(n) végső sűrűséget n kattintás után.
A csapok számát általában n=500-ban rögzítik.A GranuPack egy automatizált és fejlett csapolási sűrűségmérés, amely a legújabb dinamikus kutatásokon alapul.
Más indexek is használhatók, de itt nem szerepelnek.A port fémcsövekbe helyezik, és szigorú automatikus inicializálási folyamaton megy keresztül.Az n1/2 dinamikus paraméter és a ρ(∞) maximális sűrűség extrapolációja a tömörítési görbéből származik.
A porágy tetején egy könnyű üreges henger helyezkedik el, hogy a por/levegő felület vízszintben maradjon a tömörítés során.A pormintát tartalmazó cső felemelkedik egy rögzített ∆Z magasságra, majd szabadon leesik egy olyan magasságra, amely általában ∆Z = 1 mm vagy ∆Z = 3 mm, minden ütközés után automatikusan mérve.Magasság szerint kiszámíthatja a halom V térfogatát.
A sűrűség a porréteg m tömegének és V térfogatának aránya.Az m por tömege ismert, a ρ sűrűséget minden kibocsátás után alkalmazzuk.
A Hr Hausner-együttható a tömörítési sebességgel van összefüggésben, és a Hr = ρ(500) / ρ(0) egyenlettel elemezzük, ahol ρ(0) a kezdeti térfogatsűrűség, ρ(500) pedig a számított ütősűrűség 500 után. csapok.Az eredmények kis mennyiségű porral (általában 35 ml) reprodukálhatók a GranuPack módszerrel.
A por tulajdonságai és az anyag jellege, amelyből az eszköz készült, kulcsfontosságú paraméterek.Az áramlás során a por belsejében elektrosztatikus töltések keletkeznek, és ezeket a töltéseket a triboelektromos hatás, a töltések cseréje okozza két szilárd anyag érintkezésekor.
Amikor a por a készülék belsejében áramlik, triboelektromos hatások lépnek fel a részecskék érintkezésénél, valamint a részecske és az eszköz érintkezésénél.
A kiválasztott anyaggal való érintkezéskor a GranuCharge automatikusan méri az áramlás során a por belsejében keletkező elektrosztatikus töltés mértékét.A por egy mintája egy vibráló V-csőben áramlik, és egy Faraday-csészébe esik, amely egy elektrométerhez van csatlakoztatva, amely méri a töltést, amelyet a por a V-csövön áthaladva felvesz.A reprodukálható eredmények érdekében gyakran adagolja a V-csövet egy forgó vagy vibráló eszközzel.
A triboelektromos hatás hatására az egyik tárgy elektronokat nyer a felületén, és így negatív töltésű lesz, míg egy másik tárgy elektronokat veszít, és ezért pozitív töltésű.Egyes anyagok könnyebben nyernek elektronokat, mint mások, és hasonlóképpen más anyagok is könnyebben veszítenek elektronokat.
Az, hogy melyik anyag válik negatívvá és melyik lesz pozitív, attól függ, hogy az érintett anyagok milyen relatív tendenciát mutatnak az elektronszerzésre vagy -vesztésre.Ezen trendek reprezentálására az 1. táblázatban látható triboelektromos sorozatot fejlesztettük ki.A pozitív töltésű és a negatív töltésű anyagokat, míg a viselkedési tendenciákat nem mutató anyagokat a táblázat közepén soroljuk fel.
Másrészt ez a táblázat csak az anyagtöltés viselkedésének trendjéről ad információt, így a GranuCharge azért jött létre, hogy pontos értékeket adjon a portöltés viselkedésére.
Számos kísérletet végeztek a termikus bomlás elemzésére.A mintákat 1-2 órán át 200 °C-on hagytuk.A port ezután azonnal elemzi a GranuDrum (termikus név).A port ezután egy edénybe helyezik, amíg el nem éri a környezeti hőmérsékletet, majd GranuDrum, GranuPack és GranuCharge (azaz „hideg”) segítségével elemzik.
A nyers mintákat GranuPack, GranuDrum és GranuCharge segítségével elemeztük azonos páratartalom/szobahőmérséklet mellett, azaz 35,0 ± 1,5% relatív páratartalom és 21,0 ± 1,0 °C hőmérséklet.
A kohéziós index kiszámítja a por folyóképességét, és korrelál a határfelület (por/levegő) helyzetében bekövetkezett változásokkal, amelyek csak három érintkezési erőt (van der Waals, kapilláris és elektrosztatikus) tükröznek.A kísérlet előtt jegyezze fel a relatív páratartalmat (RH, %) és a hőmérsékletet (°C).Ezután öntse a port a dobtartályba, és indítsa el a kísérletet.
Arra a következtetésre jutottunk, hogy ezek a termékek nem érzékenyek a csomósodásra, ha figyelembe vesszük a tixotróp paramétereket.Érdekes módon a termikus feszültség megváltoztatta az A és B minták porainak reológiai viselkedését nyírási vastagodásról nyírási elvékonyodásra.Másrészt a C és SS 316L mintákat nem befolyásolta a hőmérséklet, és csak nyírási vastagodást mutattak.Mindegyik por jobb kenhetőséget (azaz alacsonyabb kohéziós indexet) mutatott melegítés és hűtés után.
A hőmérsékleti hatás a részecskék fajlagos felületétől is függ.Minél nagyobb az anyag hővezető képessége, annál nagyobb a hőmérsékletre gyakorolt hatása (azaz ???225°?=250?.?-1.?-1) és?316?225°?=19?.?-1.?-1), minél kisebbek a részecskék, annál fontosabb a hőmérséklet hatása.Az emelt hőmérsékleten történő munkavégzés a megnövelt kenhetőség miatt jó választás az alumíniumötvözet porokhoz, a hűtött minták pedig még jobb folyóképességet érnek el az érintetlen porokhoz képest.
Minden GranuPack kísérletnél minden kísérlet előtt feljegyeztük a por tömegét, és a mintát 500 ütésnek vetettük alá 1 Hz ütési frekvenciával, a mérőcella 1 mm-es szabadesésével (ütési energia ∝).A minták a felhasználótól független szoftveres utasítások szerint kerülnek a mérőcellákba.A méréseket ezután kétszer megismételtük a reprodukálhatóság értékelése, valamint az átlag és a standard eltérés vizsgálata céljából.
A GranuPack elemzés befejezése után a kezdeti csomagolási sűrűség (ρ(0)), a végső csomagolási sűrűség (több kattintásra n = 500, azaz ρ(500)), a Hausner-arány/Carr index (Hr/Cr) és kettő a tömörítési dinamikával kapcsolatos paraméterek (n1/2 és τ).Az optimális ρ(∞) sűrűség is látható (lásd az 1. mellékletet).Az alábbi táblázat átszervezi a kísérleti adatokat.
A 6. és 7. ábra a teljes tömörítési görbéket (tömegsűrűség az ütközések számának függvényében) és az n1/2/Hausner paraméterarányt mutatja.Minden görbén az átlagok felhasználásával számított hibasávok láthatók, a szórásokat pedig ismételhetőségi tesztekből számítottuk ki.
A 316 literes rozsdamentes acél termék volt a legnehezebb termék (ρ(0) = 4,554 g/ml).A ütögetési sűrűséget tekintve továbbra is az SS 316L a legnehezebb por (ρ(n) = 5,044 g/ml), ezt követi az A minta (ρ(n) = 1,668 g/ml), majd a B minta (ρ (n)) = 1,668 g/ml) (n) = 1,645 g/ml).A C minta volt a legalacsonyabb (ρ(n) = 1,581 g/ml).A kiindulási por térfogatsűrűsége alapján azt látjuk, hogy az A minta a legkönnyebb, és a hibát (1,380 g/ml) figyelembe véve a B és C minta megközelítőleg azonos értékű.
Amikor a port felmelegítjük, a Hausner-aránya csökken, ami csak a B, C és SS 316L minták esetében fordul elő.Az A minta esetében ez a hibasávok mérete miatt nem tehető meg.Az n1/2 esetében a paramétertrendeket nehezebb azonosítani.Az A és SS 316L mintánál az n1/2 értéke 200°C-on 2 óra elteltével csökkent, míg a B és C poroknál termikus terhelés után nőtt.
Minden GranuCharge kísérlethez vibrációs adagolót használtunk (lásd a 8. ábrát).Használjon 316 literes rozsdamentes acél csövet.A méréseket háromszor megismételtük a reprodukálhatóság értékelésére.Az egyes mérésekhez használt termék tömege megközelítőleg 40 ml volt, és a mérés után por nem került vissza.
A kísérlet előtt feljegyezzük a por tömegét (mp, g), a levegő relatív páratartalmát (RH, %) és a hőmérsékletet (°C).A teszt kezdetén mérje meg az elsődleges por töltéssűrűségét (q0 µC/kg-ban) úgy, hogy a port a Faraday csészébe helyezi.Végül jegyezze fel a por tömegét, és számítsa ki a végső töltéssűrűséget (qf, µC/kg) és Δq-t (Δq = qf – q0) a kísérlet végén.
A nyers GranuCharge-adatokat a 2. táblázat és a 9. ábra mutatja (σ a reprodukálhatósági teszt eredményeiből számított szórás), az eredményeket pedig hisztogramok formájában mutatjuk be (csak q0 és Δq látható).Az SS 316L volt a legalacsonyabb kezdeti költsége;ennek oka lehet, hogy ennek a terméknek a legmagasabb a PSD-je.Az elsődleges alumíniumötvözet por kezdeti töltetmennyiségére vonatkozóan a hibák nagysága miatt nem vonható le következtetés.
A 316L-es rozsdamentes acélcsővel való érintkezést követően az A minta a B és C porokhoz képest a legkevesebb töltést kapta, ami hasonló tendenciát mutat, amikor az SS 316L port SS 316L-lel dörzsölve 0-hoz közeli töltéssűrűséget találunk (lásd triboelectric sorozat).A B termék még mindig jobban töltődik, mint az A. A C minta esetében a tendencia folytatódik (pozitív kezdeti töltés és végső töltés szivárgás után), de a töltések száma nő a hődegradáció után.
2 óra 200 °C-os hőterhelés után a por viselkedése látványossá válik.Az A és B mintában a kezdeti töltés csökken, és a végső töltés negatívról pozitívra változik.Az SS 316L por volt a legmagasabb kezdeti töltéssel, és a töltéssűrűség változása pozitív lett, de alacsony maradt (0,033 nC/g).
Vizsgáltuk a termikus lebomlás hatását az alumíniumötvözet (AlSi10Mg) és a 316L-es rozsdamentes acél porok kombinált viselkedésére, miközben az eredeti porokat környezeti levegőn 200°C-on 2 óra elteltével elemeztük.
A porok magas hőmérsékleten történő alkalmazása javíthatja a termék kenhetőségét, és ez a hatás fontosabbnak tűnik a nagy fajlagos felületű porok és a nagy hővezető képességű anyagok esetében.A GranuDrumot használtuk az áramlás értékelésére, a GranuPack-et a dinamikus töltéselemzésre, a GranuCharge-t pedig a 316 literes rozsdamentes acélcsővel érintkező por triboelektromosságának elemzésére.
Ezeket az eredményeket a GranuPack segítségével állapítottuk meg, amely megmutatja a Hausner-együttható javulását minden por esetében (kivéve az A mintát a mérethiba miatt) a termikus igénybevételi folyamat után.A csomagolási paramétereket (n1/2) nézve nem volt egyértelmű tendencia, mivel egyes termékek a csomagolási sebesség növekedését mutatták, míg mások kontrasztos hatást mutattak (pl. B és C minták).
Feladás időpontja: 2023. január 10