Təcrübənizi təkmilləşdirmək üçün kukilərdən istifadə edirik.Bu saytı nəzərdən keçirməyə davam etməklə siz kukilərdən istifadəmizlə razılaşırsınız.Əlavə informasiya.
Additive Manufacturing (AM) üçölçülü obyektlərin yaradılmasını əhatə edir, hər dəfə bir ultra nazik təbəqə ilə onu ənənəvi emaldan daha bahalı edir.Bununla belə, montaj prosesi zamanı yığılan tozun yalnız kiçik bir hissəsi komponentə lehimlənir.Qalanı daha sonra ərimir, ona görə də təkrar istifadə oluna bilər.Bunun əksinə olaraq, obyekt klassik şəkildə yaradılıbsa, adətən freze və emal yolu ilə materialın çıxarılması tələb olunur.
Tozun xüsusiyyətləri maşının parametrlərini müəyyənləşdirir və ilk növbədə nəzərə alınmalıdır.Əriməmiş tozun çirklənmiş olduğunu və təkrar emal oluna bilməyəcəyini nəzərə alsaq, AM-nin dəyəri qənaətsiz olardı.Tozların zədələnməsi iki hadisə ilə nəticələnir: məhsulun kimyəvi modifikasiyası və morfologiya və hissəcik ölçüsünün paylanması kimi mexaniki xüsusiyyətlərin dəyişməsi.
Birinci halda, əsas vəzifə təmiz ərintiləri ehtiva edən bərk strukturlar yaratmaqdır, buna görə də tozun, məsələn, oksidlər və ya nitridlərlə çirklənməsinin qarşısını almalıyıq.Sonuncu halda, bu parametrlər axıcılıq və yayılma qabiliyyəti ilə əlaqələndirilir.Buna görə də, tozun xassələrində hər hansı dəyişiklik məhsulun qeyri-bərabər paylanmasına səbəb ola bilər.
Son nəşrlərdən əldə edilən məlumatlar göstərir ki, klassik axınölçənlər toz qatı əlavələrinin istehsalında tozun axıcılığı haqqında adekvat məlumat verə bilməz.Xammalın (və ya tozların) xarakteristikasına gəldikdə, bazarda bu tələbi ödəyə bilən bir neçə uyğun ölçmə metodu mövcuddur.Gərginlik vəziyyəti və toz axını sahəsi ölçmə hüceyrəsində və prosesdə eyni olmalıdır.Sıxıcı yüklərin olması kəsici hüceyrə test cihazlarında və klassik reometrlərdə AM cihazlarında istifadə olunan sərbəst səth axını ilə uyğun gəlmir.
GranuTools aşqar istehsalında tozun xarakteristikası üçün iş axınları işləyib hazırlayıb.Əsas məqsədimiz dəqiq prosesin modelləşdirilməsi üçün hər həndəsə üçün bir alətə sahib olmaq idi və bu iş axını çoxlu çap keçidlərində toz keyfiyyətinin təkamülünü başa düşmək və izləmək üçün istifadə edilmişdir.Bir neçə standart alüminium ərintiləri (AlSi10Mg) müxtəlif istilik yüklərində (100 ilə 200 ° C arasında) müxtəlif müddətlər üçün seçilmişdir.
Termal deqradasiya tozun yük saxlamaq qabiliyyətini təhlil etməklə idarə oluna bilər.Tozlar axıcılıq (GranuDrum aləti), qablaşdırma kinetikası (GranuPack aləti) və elektrostatik davranış (GranuCharge aləti) üçün təhlil edilmişdir.Aşağıdakı toz kütlələri üçün birləşmə və qablaşdırma kinetik ölçüləri mövcuddur.
Asanlıqla yayılan tozlar aşağı birləşmə indeksi ilə qarşılaşacaq, sürətli doldurma dinamikası olan tozlar isə doldurulması daha çətin olan məhsullarla müqayisədə daha az məsaməli mexaniki hissələr çıxaracaq.
Laboratoriyamızda bir neçə ay saxlanılan, müxtəlif hissəcik ölçüsü paylanması ilə üç alüminium ərintisi tozu (AlSi10Mg) və burada A, B və C nümunələri kimi xatırlanan bir 316L paslanmayan polad nümunəsi seçildi.Nümunələrin xüsusiyyətləri digərlərindən fərqli ola bilər.istehsalçılar.Nümunə hissəcik ölçüsünün paylanması lazer difraksiya analizi/ISO 13320 ilə ölçüldü.
Onlar maşının parametrlərinə nəzarət etdikləri üçün ilk növbədə tozun xassələri nəzərə alınmalıdır və əriməmiş tozun çirklənmiş və təkrar emal oluna bilməyəcəyini düşünsək, aşqarların istehsalının dəyəri bizim istədiyimiz qədər qənaətcil olmayacaq.Buna görə də üç parametr araşdırılacaq: toz axını, qablaşdırma kinetikası və elektrostatika.
Yayılma qabiliyyəti təkrar örtük əməliyyatından sonra toz təbəqəsinin vahidliyi və “hamarlığı” ilə bağlıdır.Bu çox vacibdir, çünki hamar səthləri çap etmək daha asandır və yapışma indeksinin ölçülməsi ilə GranuDrum aləti ilə yoxlanıla bilər.
Məsamələr materialın zəif nöqtələri olduğundan, çatlara səbəb ola bilər.Qablaşdırma dinamikası ikinci kritik parametrdir, çünki sürətli qablaşdırma tozları aşağı məsaməliyə malikdir.Bu davranış GranuPack ilə n1/2 dəyəri ilə ölçüldü.
Tozda elektrik yükünün olması aglomeratların əmələ gəlməsinə səbəb olan birləşdirici qüvvələr yaradır.GranuCharge, axın zamanı seçilmiş materialla təmasda olan tozun elektrostatik yük yaratmaq qabiliyyətini ölçür.
Emal zamanı GranuCharge AM-də təbəqənin formalaşması kimi axının pisləşməsini proqnozlaşdıra bilər.Beləliklə, alınan ölçmələr taxıl səthinin vəziyyətinə (oksidləşmə, çirklənmə və pürüzlülük) çox həssasdır.Bərpa edilmiş tozun yaşlanması daha sonra dəqiq ölçülə bilər (±0,5 nC).
GranuDrum fırlanan baraban prinsipinə əsaslanır və tozun axıcılığını ölçmək üçün proqramlaşdırılmış üsuldur.Şəffaf yan divarları olan üfüqi silindrdə toz nümunəsinin yarısı var.Baraban öz oxu ətrafında 2 ilə 60 rpm bucaq sürəti ilə fırlanır və CCD kamera şəkillər çəkir (1 saniyəlik fasilələrlə 30-dan 100-ə qədər şəkil).Hava/toz interfeysi kənar aşkarlama alqoritmi ilə hər bir təsvirdə müəyyən edilir.
İnterfeys orta mövqeyini və bu orta mövqe ətrafında salınımları hesablayın.Hər bir fırlanma sürəti üçün axın bucağı (və ya “dinamik dincəlmə bucağı”) αf orta interfeys mövqeyindən hesablanır və hissəciklərarası birləşməyə aid olan dinamik yapışma indeksi σf interfeys dalğalanmalarından təhlil edilir.
Axın bucağına bir sıra parametrlər təsir edir: hissəciklər arasındakı sürtünmə, forma və birləşmə (van der Waals, elektrostatik və kapilyar qüvvələr).Yapışqan tozlar fasiləli axınla, birləşməyən tozlar isə nizamlı axınla nəticələnir.αf axını bucağının daha kiçik dəyərləri yaxşı axın xüsusiyyətlərinə uyğundur.Sıfıra yaxın dinamik yapışma indeksi yapışmayan tozla uyğun gəlir, buna görə də tozun yapışması artdıqca, yapışma indeksi də müvafiq olaraq artır.
GranuDrum axın zamanı ilk uçqunun və tozun aerasiyasının bucağını ölçməyə, həmçinin fırlanma sürətindən asılı olaraq yapışma indeksini σf və axın bucağını αf ölçməyə imkan verir.
GranuPack toplu sıxlığı, vurma sıxlığı və Hausner nisbəti ölçmələri (“toxunma testləri” də adlanır) ölçmə asanlığı və sürəti səbəbindən toz xarakteristikasında çox populyardır.Tozun sıxlığı və onun sıxlığını artırmaq qabiliyyəti saxlama, daşıma, yığılma və s. zamanı vacib parametrlərdir. Tövsiyə olunan prosedur Farmakopeyada təsvir edilmişdir.
Bu sadə testin üç əsas çatışmazlığı var.Ölçmələr operatordan asılıdır və doldurma üsulu ilkin toz həcminə təsir göstərir.Həcmin vizual ölçülməsi nəticələrdə ciddi səhvlərə səbəb ola bilər.Təcrübənin sadəliyinə görə biz ilkin və son ölçülər arasında sıxılma dinamikasına əhəmiyyət vermədik.
Davamlı çıxışa daxil olan tozun davranışı avtomatlaşdırılmış avadanlıqdan istifadə etməklə təhlil edilmişdir.Hausner əmsalı Hr, ilkin sıxlıq ρ(0) və son sıxlıq ρ(n) n klikdən sonra dəqiq ölçün.
Kranların sayı adətən n=500 səviyyəsində müəyyən edilir.GranuPack ən son dinamik araşdırmaya əsaslanan avtomatlaşdırılmış və təkmil vurma sıxlığının ölçülməsidir.
Digər indekslər istifadə edilə bilər, lakin onlar burada qeyd edilmir.Toz metal borulara yerləşdirilir və ciddi avtomatik başlatma prosesindən keçir.Dinamik parametrin n1/2 və maksimum sıxlığın ρ(∞) ekstrapolyasiyası sıxılma əyrisindən götürülür.
Yüngül çəkisi olan içi boş silindr sıxılma zamanı toz/hava interfeysini səviyyədə saxlamaq üçün toz yatağının üstündə oturur.Toz nümunəsi olan boru ∆Z sabit hündürlüyə qalxır və sonra sərbəst şəkildə hündürlüyə düşür, adətən ∆Z = 1 mm və ya ∆Z = 3 mm-də sabitlənir, hər zərbədən sonra avtomatik ölçülür.Hündürlüyə görə yığının V həcmini hesablaya bilərsiniz.
Sıxlıq m kütləsinin toz təbəqəsinin V həcminə nisbətidir.Toz kütləsi m məlumdur, sıxlıq ρ hər buraxılışdan sonra tətbiq edilir.
Hausner əmsalı Hr sıxılma dərəcəsi ilə bağlıdır və Hr = ρ(500) / ρ(0) tənliyi ilə təhlil edilir, burada ρ(0) ilkin kütlə sıxlığıdır və ρ(500) 500-dən sonra hesablanmış kran sıxlığıdır. kranlar.Nəticələr GranuPack metodundan istifadə edərək az miqdarda toz (adətən 35 ml) ilə təkrarlanır.
Tozun xüsusiyyətləri və cihazın hazırlandığı materialın təbiəti əsas parametrlərdir.Axın zamanı tozun içərisində elektrostatik yüklər əmələ gəlir və bu yüklər triboelektrik effektdən, iki bərk cisim təmasda olduqda yüklərin mübadiləsindən yaranır.
Toz cihazın içərisinə axdıqda, hissəciklər arasındakı təmasda və hissəcik ilə cihaz arasındakı təmasda triboelektrik effektlər meydana gəlir.
Seçilmiş materialla təmasda olan GranuCharge avtomatik olaraq axın zamanı tozun içərisində yaranan elektrostatik yükün miqdarını ölçür.Toz nümunəsi vibrasiyalı V borusunda axır və tozun V borusundan keçərkən aldığı yükü ölçən elektrometrə qoşulmuş Faraday kubokuna düşür.Təkrarlana bilən nəticələr üçün V borusunu fırlanan və ya vibrasiya edən cihazla tez-tez qidalandırın.
Triboelektrik effekt bir cismin səthində elektron qazanmasına və beləliklə mənfi yüklənməsinə səbəb olur, digər obyekt isə elektronlarını itirir və buna görə də müsbət yüklənir.Bəzi materiallar elektronları digərlərinə nisbətən daha asan qazanır və oxşar şəkildə digər materiallar elektronları daha asan itirirlər.
Hansı materialın mənfi, hansının müsbət olması, iştirak edən materialların elektron əldə etmək və ya itirmək nisbi meylindən asılıdır.Bu tendensiyaları təmsil etmək üçün Cədvəl 1-də göstərilən triboelektrik seriyalar hazırlanmışdır.Müsbət yüklü və mənfi yüklü olan digər materiallar, davranış meylləri nümayiş etdirməyən materiallar isə cədvəlin ortasında verilmişdir.
Digər tərəfdən, bu cədvəl yalnız maddi yük davranışı tendensiyası haqqında məlumat verir, buna görə də GranuCharge toz yük davranışı üçün dəqiq dəyərlər təmin etmək üçün yaradılmışdır.
Termal parçalanmanı təhlil etmək üçün bir neçə təcrübə aparıldı.Nümunələr bir-iki saat 200 ° C-də saxlanılır.Sonra toz dərhal GranuDrum (termal ad) ilə analiz edilir.Sonra toz ətraf temperatura çatana qədər konteynerə yerləşdirilir və sonra GranuDrum, GranuPack və GranuCharge (yəni “soyuq”) istifadə edərək təhlil edilir.
Xam nümunələr eyni rütubət/otaq temperaturunda, yəni nisbi rütubət 35,0 ± 1,5% və temperatur 21,0 ± 1,0 °C olan GranuPack, GranuDrum və GranuCharge istifadə edərək təhlil edilmişdir.
Koheziya indeksi tozun axıcılığını hesablayır və yalnız üç təmas qüvvəsini (van der Waals, kapilyar və elektrostatik) əks etdirən interfeys (toz/hava) mövqeyində dəyişikliklərlə əlaqələndirilir.Təcrübədən əvvəl nisbi rütubəti (RH,%) və temperaturu (°C) qeyd edin.Sonra tozu baraban qabına tökün və təcrübəyə başlayın.
Tiksotropik parametrləri nəzərə alsaq, bu məhsulların xəmirə qarşı həssas olmadığı qənaətinə gəldik.Maraqlıdır ki, istilik gərginliyi A və B nümunələrinin tozlarının reoloji davranışını kəsici qalınlaşmadan kəsmə incəlməsinə qədər dəyişdi.Digər tərəfdən, C və SS 316L Nümunələri temperaturdan təsirlənməmiş və yalnız kəsik qalınlaşma göstərmişdir.Hər bir toz qızdırıldıqdan və soyuduqdan sonra daha yaxşı yayılma qabiliyyəti (yəni daha aşağı birləşmə indeksi) göstərdi.
Temperatur təsiri də hissəciklərin xüsusi səth sahəsindən asılıdır.Materialın istilik keçiriciliyi nə qədər çox olarsa, temperatura (yəni ???225°?=250?.?-1.?-1) və ?316?225°?=19?.?-1.?-1), hissəciklər nə qədər kiçik olarsa, temperaturun təsiri də bir o qədər əhəmiyyətlidir.Yüksək temperaturda işləmək artan yayılma qabiliyyətinə görə alüminium ərintisi tozları üçün yaxşı seçimdir və soyudulmuş nümunələr təmiz tozlarla müqayisədə daha yaxşı axıcılığa nail olur.
Hər GranuPack təcrübəsi üçün tozun çəkisi hər təcrübədən əvvəl qeydə alınmış və nümunə 1 mm-lik ölçü hüceyrəsinin sərbəst düşməsi ilə 1 Hz təsir tezliyi ilə 500 təsirə məruz qalmışdır (təsir enerjisi ∝).Nümunələr istifadəçidən asılı olmayaraq proqram təlimatlarına uyğun olaraq ölçmə xanalarına paylanır.Daha sonra təkrarlanma qabiliyyətini qiymətləndirmək və orta və standart sapmanı yoxlamaq üçün ölçmələr iki dəfə təkrarlandı.
GranuPack təhlili tamamlandıqdan sonra ilkin qablaşdırma sıxlığı (ρ(0)), son qablaşdırma sıxlığı (bir neçə kliklə, n = 500, yəni ρ(500)), Hausner nisbəti/Karr indeksi (Hr/Cr) və iki qeydə sıxılma dinamikası ilə bağlı parametrlər (n1/2 və τ).Optimal sıxlıq ρ(∞) də göstərilmişdir (bax: Əlavə 1).Aşağıdakı cədvəl eksperimental məlumatları yenidən təşkil edir.
Şəkil 6 və 7 ümumi sıxılma əyrilərini (təsirlərin sayına qarşı kütlə sıxlığı) və n1/2/Hausner parametr nisbətini göstərir.Orta göstəricilərdən istifadə etməklə hesablanmış xəta çubuqları hər əyridə göstərilir və standart kənarlaşmalar təkrarlanma testlərindən hesablanıb.
316L paslanmayan polad məhsul ən ağır məhsul idi (ρ(0) = 4,554 q/mL).Vurma sıxlığı baxımından SS 316L hələ də ən ağır tozdur (ρ(n) = 5,044 q/mL), ardınca A Nümunəsi (ρ(n) = 1,668 q/mL), ondan sonra Nümunə B (ρ (n)) = 1,668 q/ml) (n) = 1,645 q/ml).Nümunə C ən aşağı idi (ρ(n) = 1,581 q/mL).İlkin tozun kütlə sıxlığına görə A nümunəsinin ən yüngül olduğunu görürük və səhvi (1,380 q/ml) nəzərə alaraq B və C nümunələri təxminən eyni qiymətə malikdir.
Toz qızdırıldıqda onun Hausner nisbəti azalır, bu yalnız B, C və SS 316L nümunələri üçün baş verir.Nümunə A üçün bu, xəta çubuqlarının ölçüsünə görə edilə bilməz.n1/2 üçün parametr meyllərini müəyyən etmək daha çətindir.A və SS 316L nümunəsi üçün n1/2 dəyəri 200°C-də 2 saatdan sonra azalıb, B və C tozları üçün isə termal yüklənmədən sonra artıb.
Hər GranuCharge təcrübəsi üçün vibrasiyalı qidalandırıcı istifadə edilmişdir (Şəkil 8-ə baxın).316L paslanmayan polad borudan istifadə edin.Təkrarlanma qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün ölçmələr 3 dəfə təkrarlandı.Hər bir ölçmə üçün istifadə edilən məhsulun çəkisi təxminən 40 ml idi və ölçmədən sonra heç bir toz alınmadı.
Təcrübədən əvvəl tozun çəkisi (mp, g), havanın nisbi rütubəti (RH, %) və temperatur (°C) qeyd olunur.Testin başlanğıcında, tozu Faraday kubokuna daxil etməklə əsas tozun yük sıxlığını (µC/kq ilə q0) ölçün.Nəhayət, tozun kütləsini qeyd edin və təcrübənin sonunda yekun yük sıxlığını (qf, µC/kq) və Δq (Δq = qf – q0) hesablayın.
Xam GranuCharge məlumatları Cədvəl 2 və Şəkil 9-da göstərilmişdir (σ təkrar istehsal testinin nəticələrindən hesablanmış standart kənarlaşmadır) və nəticələr histoqramlar şəklində təqdim olunur (yalnız q0 və Δq göstərilir).SS 316L ən aşağı ilkin qiymətə malik idi;bu, bu məhsulun ən yüksək PSD-yə malik olması ilə əlaqədar ola bilər.İlkin alüminium ərintisi tozunun ilkin yükləmə miqdarına gəldikdə, səhvlərin ölçüsünə görə heç bir nəticə çıxarıla bilməz.
316L paslanmayan polad boru ilə təmasdan sonra A nümunəsi B və C tozları ilə müqayisədə ən az yük əldə etdi, bu da oxşar tendensiyanı vurğulayır, SS 316L tozunu SS 316L ilə sürtdükdə 0-a yaxın yük sıxlığı aşkar edilir (bax: triboelektrik seriyası).B məhsulu hələ də A ilə müqayisədə daha çox yüklənib. C nümunəsi üçün tendensiya davam edir (müsbət ilkin yük və sızmadan sonra son yük), lakin istilik deqradasiyasından sonra yüklərin sayı artır.
200 °C-də 2 saatlıq termal gərginlikdən sonra tozun davranışı möhtəşəm olur.A və B nümunələrində ilkin yük azalır və son yük mənfidən müsbətə dəyişir.SS 316L tozu ən yüksək ilkin yükə malik idi və onun yük sıxlığının dəyişməsi müsbət oldu, lakin aşağı səviyyədə qaldı (yəni 0,033 nC/q).
Alüminium ərintisi (AlSi10Mg) və 316L paslanmayan polad tozların birləşmiş davranışına istilik deqradasiyasının təsirini 200°C-də 2 saatdan sonra ətraf havada orijinal tozları təhlil etdik.
Tozların yüksək temperaturda istifadəsi məhsulun yayılma qabiliyyətini yaxşılaşdıra bilər və bu təsir yüksək xüsusi səth sahəsi olan tozlar və yüksək istilik keçiriciliyi olan materiallar üçün daha vacib görünür.Axını qiymətləndirmək üçün GranuDrum, dinamik doldurma analizi üçün GranuPack, 316L paslanmayan polad boru ilə təmasda olan tozun triboelektrikliyini təhlil etmək üçün GranuCharge istifadə edilmişdir.
Bu nəticələr GranuPack istifadə edərək müəyyən edilmişdir ki, bu da istilik gərginliyi prosesindən sonra hər bir toz üçün Hausner əmsalının (ölçüsü səhvinə görə A nümunəsi istisna olmaqla) yaxşılaşmasını göstərir.Qablaşdırma parametrlərinə (n1/2) nəzər saldıqda, bəzi məhsullar qablaşdırma sürətində artım nümayiş etdirdiyi halda, digərləri təzadlı təsir göstərdiyindən (məsələn, B və C Nümunələri) aydın tendensiyalar yox idi.
Göndərmə vaxtı: 10 yanvar 2023-cü il