Gigamit namo ang cookies aron mapalambo ang imong kasinatian.Pinaagi sa pagpadayon sa pag-browse niini nga site, miuyon ka sa among paggamit sa cookies.Dugang nga Impormasyon.
Ang additive manufacturing (AM) naglakip sa paghimo og tulo-ka-dimensyon nga mga butang, usa ka ultra-manipis nga layer sa usa ka higayon, nga naghimo niini nga mas mahal kaysa tradisyonal nga machining.Bisan pa, gamay ra nga bahin sa pulbos nga gideposito sa panahon sa proseso sa asembliya ang gibaligya sa sangkap.Ang nahabilin dili matunaw, aron magamit kini pag-usab.Sa kasukwahi, kung ang butang gihimo nga klasiko, ang pagtangtang sa materyal pinaagi sa paggaling ug pagmachining kasagarang gikinahanglan.
Ang mga kinaiya sa powder nagtino sa mga parameter sa makina ug kinahanglan nga tagdon una.Ang gasto sa AM dili ekonomikanhon tungod kay ang wala matunaw nga pulbos kontaminado ug dili ma-recycle.Ang kadaot sa mga pulbos moresulta sa duha ka panghitabo: kemikal nga pagbag-o sa produkto ug mga kausaban sa mekanikal nga mga kabtangan sama sa morphology ug partikulo gidak-on distribution.
Sa una nga kaso, ang nag-unang tahas mao ang paghimo sa mga solidong istruktura nga adunay puro nga mga haluang metal, mao nga kinahanglan naton likayan ang kontaminasyon sa pulbos, pananglitan, nga adunay mga oxide o nitride.Sa ulahing kaso, kini nga mga parametro nalangkit sa fluidity ug spreadability.Busa, ang bisan unsang pagbag-o sa mga kabtangan sa pulbos mahimong mosangpot sa dili managsama nga pag-apod-apod sa produkto.
Ang mga datos gikan sa bag-o nga mga publikasyon nagpakita nga ang mga klasikal nga flowmeters dili makahatag og igong impormasyon sa powder flowability sa produksyon sa powder bed additives.Mahitungod sa kinaiya sa mga hilaw nga materyales (o mga pulbos), adunay daghang angay nga mga pamaagi sa pagsukod sa merkado nga makatagbaw niini nga kinahanglanon.Ang kahimtang sa kapit-os ug ang uma sa pag-agos sa pulbos kinahanglan parehas sa selyula sa pagsukod ug sa proseso.Ang presensya sa mga compressive load dili uyon sa libre nga pag-agos sa ibabaw nga gigamit sa mga AM device sa shear cell testers ug classical rheometers.
Ang GranuTools nakahimo og mga workflow alang sa powder characterization sa additive manufacturing.Ang among nag-unang tumong mao ang pagbaton ug usa ka himan kada geometry para sa tukma nga pagmodelo sa proseso, ug kini nga workflow gigamit aron masabtan ug masubay ang ebolusyon sa kalidad sa powder sa daghang mga print pass.Pipila ka standard aluminum alloys (AlSi10Mg) gipili alang sa lain-laing mga gidugayon sa lain-laing mga thermal load (gikan sa 100 ngadto sa 200 °C).
Ang thermal degradation mahimong makontrol pinaagi sa pag-analisar sa abilidad sa powder sa pagtipig og bayad.Ang mga pulbos gi-analisa alang sa flowability (GranuDrum instrument), packing kinetics (GranuPack instrument) ug electrostatic behavior (GranuCharge instrument).Ang panaghiusa ug pag-pack sa kinetics nga mga pagsukod magamit alang sa mga mosunud nga masa sa pulbos.
Ang mga pulbos nga dali nga mikaylap makasinati sa usa ka ubos nga indeks sa panagsama, samtang ang mga pulbos nga adunay paspas nga pagpuno sa dinamika makahimo og mga mekanikal nga bahin nga adunay gamay nga porosity kon itandi sa mga produkto nga mas lisud pun-on.
Tulo ka mga aluminum alloy powder (AlSi10Mg) nga gitipigan sa among laboratoryo sulod sa pipila ka bulan, nga adunay lain-laing mga partikulo sa gidak-on nga pag-apod-apod, ug usa ka 316L nga stainless steel nga sample, nga gitumong dinhi nga mga sample A, B ug C, gipili.Ang mga kinaiya sa mga sample mahimong lahi sa uban.mga tiggama.Ang sample nga gidak-on sa partikulo gisukod pinaagi sa laser diffraction analysis/ISO 13320.
Tungod kay gikontrol nila ang mga parameter sa makina, ang mga kabtangan sa pulbos kinahanglan nga tagdon una, ug kung atong hunahunaon ang wala matunaw nga pulbos nga kontaminado ug dili ma-recycle, ang gasto sa paggama sa mga additive dili ingon ka ekonomikanhon sama sa gusto naton.Busa, tulo ka mga parameter ang imbestigahan: pag-agos sa pulbos, packing kinetics ug electrostatics.
Ang pagkalapnag adunay kalabutan sa pagkaparehas ug "kahapsay" sa powder layer pagkahuman sa operasyon sa pag-recoating.Importante kaayo kini kay ang hamis nga mga ibabaw mas sayon nga i-print ug masusi gamit ang GranuDrum tool nga adunay pagsukod sa adhesion index.
Tungod kay ang mga pores huyang nga mga punto sa usa ka materyal, kini mahimong mosangpot sa mga liki.Ang dinamika sa pag-pack mao ang ikaduha nga kritikal nga parameter tungod kay ang mga paspas nga packing powder adunay ubos nga porosity.Kini nga pamatasan gisukod sa GranuPack nga adunay kantidad nga n1/2.
Ang presensya sa usa ka elektrikal nga karga sa powder nagmugna sa nagkahiusa nga pwersa nga mosangpot sa pagporma sa mga agglomerates.Gisukod sa GranuCharge ang katakus sa usa ka pulbos nga makamugna og usa ka electrostatic charge sa pagkontak sa usa ka pinili nga materyal sa panahon sa pag-agos.
Atol sa pagproseso, ang GranuCharge makatagna sa pagkadaot sa dagan, sama sa pagporma sa layer sa AM.Sa ingon, ang nakuha nga mga sukod sensitibo kaayo sa kahimtang sa nawong sa lugas (oksihenasyon, kontaminasyon ug kabangis).Ang pagkatigulang sa nabawi nga pulbos mahimo unya nga tukma nga maihap (± 0.5 nC).
Ang GranuDrum gibase sa prinsipyo sa usa ka rotating drum ug usa ka programmed nga pamaagi sa pagsukod sa flowability sa usa ka powder.Ang pinahigda nga silindro nga adunay transparent nga mga bungbong sa kilid adunay katunga sa sample sa powder.Ang drum nagtuyok libot sa iyang axis sa angular nga gikusgon nga 2 ngadto sa 60 rpm, ug ang CCD camera nagkuhag mga hulagway (gikan sa 30 ngadto sa 100 ka mga hulagway sa 1 segundos nga mga agwat).Ang air/powder interface giila sa matag hulagway gamit ang edge detection algorithm.
I-compute ang kasagaran nga posisyon sa interface ug ang mga oscillation sa palibot niini nga average nga posisyon.Alang sa matag rotation speed, ang flow angle (o "dynamic angle of repose") αf gikalkulo gikan sa mean interface position, ug ang dynamic adhesion index σf, nga nagtumong sa interparticle bonding, gisusi gikan sa interface fluctuations.
Ang anggulo sa dagan naimpluwensyahan sa daghang mga parameter: friction tali sa mga partikulo, porma ug panaghiusa (van der Waals, electrostatic ug capillary nga pwersa).Ang mga cohesive powder moresulta sa intermittent flow, samtang ang non-cohesive powder moresulta sa regular nga pag-agos.Ang gagmay nga mga kantidad sa anggulo sa dagan αf katumbas sa maayo nga mga kabtangan sa dagan.Ang usa ka dinamikong adhesion index nga duol sa zero katumbas sa usa ka non-cohesive powder, busa, samtang ang adhesion sa powder nagdugang, ang adhesion index nagdugang sumala niana.
Gitugotan ka sa GranuDrum nga sukdon ang anggulo sa una nga avalanche ug aeration sa pulbos sa panahon sa pag-agos, ingon man pagsukod sa index sa adhesion σf ug ang anggulo sa dagan αf depende sa katulin sa rotation.
Ang GranuPack bulk density, tapping density ug Hausner ratio measurements (gitawag usab nga "touch tests") popular kaayo sa powder characterization tungod sa kasayon ug katulin sa pagsukod.Ang densidad sa powder ug ang abilidad sa pagdugang sa iyang densidad mao ang importante nga mga parameter sa panahon sa pagtipig, transportasyon, agglomeration, ug uban pa. Ang girekomendar nga pamaagi gihulagway sa Pharmacopoeia.
Kining yano nga pagsulay adunay tulo ka dagkong kakulian.Ang mga sukod nagsalig sa operator ug ang pamaagi sa pagpuno nakaapekto sa inisyal nga gidaghanon sa pulbos.Ang biswal nga pagsukod sa gidaghanon mahimong mosangpot sa seryoso nga mga sayop sa mga resulta.Tungod sa kayano sa eksperimento, gipasagdan namo ang compaction dynamics tali sa inisyal ug kataposang dimensyon.
Ang kinaiya sa powder nga gipakaon sa padayon nga outlet gisusi gamit ang automated nga kagamitan.Tukma nga sukdon ang Hausner coefficient Hr, inisyal nga densidad ρ(0) ug kataposang densidad ρ(n) human sa n pag-klik.
Ang gidaghanon sa mga gripo kasagarang gitakda sa n=500.Ang GranuPack usa ka awtomatiko ug abante nga pagsukod sa density sa tapping base sa labing bag-o nga dinamikong panukiduki.
Ang ubang mga indeks mahimong magamit, apan wala kini gilista dinhi.Ang pulbos gibutang sa metal nga mga tubo ug moagi sa usa ka higpit nga proseso sa pag-initialize.Ang extrapolation sa dinamikong parameter n1/2 ug ang maximum density ρ(∞) gikuha gikan sa compaction curve.
Ang usa ka gaan nga hollow cylinder naglingkod sa ibabaw sa powder bed aron mapadayon ang lebel sa powder/air interface sa panahon sa compaction.Ang tubo nga adunay sulud nga powder sample mosaka sa usa ka piho nga gitas-on ∆Z ug dayon mahulog nga libre sa usa ka gitas-on, kasagaran gitakda sa ∆Z = 1 mm o ∆Z = 3 mm, awtomatiko nga gisukod pagkahuman sa matag epekto.Pinaagi sa gitas-on, mahimo nimong kuwentahon ang volume V sa pile.
Ang Densidad mao ang ratio sa mass m sa volume V sa powder layer.Ang powder mass m nahibal-an, ang densidad ρ gigamit human sa matag pagpagawas.
Ang Hausner coefficient Hr nalangkit sa compaction rate ug gianalisa sa equation Hr = ρ(500) / ρ(0), diin ang ρ(0) mao ang inisyal nga bulk density ug ρ(500) mao ang kalkulado nga tap density human sa 500 mga gripo.Reproducible ang mga resulta gamit ang gamay nga powder (kasagaran 35 ml) gamit ang pamaagi sa GranuPack.
Ang mga kabtangan sa pulbos ug ang kinaiyahan sa materyal nga gikan diin gihimo ang aparato mao ang hinungdanon nga mga parameter.Atol sa pag-agos, ang mga electrostatic charges namugna sa sulod sa powder, ug kini nga mga singil tungod sa triboelectric nga epekto, ang pagbayloay sa mga singil kung ang duha ka solido moabut sa kontak.
Kung ang pulbos modagayday sa sulod sa aparato, ang mga epekto sa triboelectric mahitabo sa kontak tali sa mga partikulo ug sa kontak tali sa partikulo ug sa aparato.
Sa pagkontak sa pinili nga materyal, ang GranuCharge awtomatik nga nagsukod sa gidaghanon sa electrostatic charge nga namugna sulod sa powder atol sa pag-agos.Usa ka sample sa powder moagos sa usa ka vibrating V-tube ug nahulog sa usa ka Faraday cup nga konektado sa usa ka electrometer nga nagsukod sa charge nga makuha sa powder samtang kini moagi sa V-tube.Para sa reproducible nga mga resulta, pakan-a kanunay ang V-tube gamit ang rotating o vibrating device.
Ang triboelectric nga epekto maoy hinungdan sa usa ka butang nga makakuha og mga electron sa ibabaw niini ug sa ingon negatibo nga gikargahan, samtang ang laing butang mawad-an sa mga electron ug busa positibo nga gikargahan.Ang ubang mga materyales makaangkon og mga elektron nga mas sayon kay sa uban, ug sa susama, ang ubang mga materyales mas daling mawad-an sa mga electron.
Hain nga materyal ang mahimong negatibo ug diin ang mahimong positibo nagdepende sa paryente nga kalagmitan sa mga materyales nga nahilambigit nga makakuha o mawad-an sa mga electron.Aron sa pagrepresentar niini nga mga uso, ang triboelectric serye nga gipakita sa Table 1 naugmad.Gilista ang mga materyales nga adunay posibilidad nga positibo nga gikargahan ug ang uban nga adunay negatibo nga bayad, samtang ang mga materyales nga wala magpakita mga kalagmitan sa pamatasan gilista sa tunga sa lamesa.
Sa laing bahin, kini nga lamesa naghatag lamang og impormasyon sa uso sa materyal nga pag-charge nga kinaiya, mao nga ang GranuCharge gimugna aron sa paghatag og tukma nga mga bili alang sa powder charge nga kinaiya.
Daghang mga eksperimento ang gihimo aron pag-analisar sa thermal decomposition.Ang mga sample gibilin sa 200 ° C sulod sa usa ngadto sa duha ka oras.Ang powder dayon analisahon sa GranuDrum (thermal name).Ang pulbos dayon ibutang sa usa ka sudlanan hangtod nga makaabot sa temperatura sa palibot ug dayon analisa gamit ang GranuDrum, GranuPack ug GranuCharge (ie "bugnaw").
Ang mga hilaw nga sampol gisusi gamit ang GranuPack, GranuDrum ug GranuCharge sa parehas nga humidity/room temperature, ie relative humidity 35.0 ± 1.5% ug temperatura 21.0 ± 1.0 °C.
Ang cohesion index kalkulado ang flowability sa usa ka powder ug may kalabutan sa mga kausaban sa posisyon sa interface (powder/hangin), nga nagpakita lamang sa tulo ka mga contact pwersa (van der Waals, capillary ug electrostatic).Sa dili pa ang eksperimento, irekord ang relatibong humidity (RH, %) ug temperatura (°C).Dayon ibubo ang pulbos sa sudlanan sa tambol ug sugdi ang eksperimento.
Kami nakahinapos nga kini nga mga produkto dili sensitibo sa caking kung gikonsiderar ang mga parameter sa thixotropic.Makapainteres, ang thermal stress nakapausab sa rheological nga kinaiya sa mga pulbos sa mga sample A ug B gikan sa shear thickening ngadto sa shear thinning.Sa laing bahin, ang Sample C ug SS 316L wala maapektuhan sa temperatura ug nagpakita lamang sa paggunting sa paggunting.Ang matag pulbos nagpakita sa mas maayo nga pagkalat (ie ubos nga indeks sa kohesyon) human sa pagpainit ug pagpabugnaw.
Ang epekto sa temperatura nagdepende usab sa piho nga lugar sa nawong sa mga partikulo.Kon mas dako ang thermal conductivity sa materyal, mas dako ang epekto sa temperatura (ie ???225°?=250?.?-1.?-1) ug ?316?225°?=19?.?-1.?-1), mas gamay ang partikulo, mas importante ang epekto sa temperatura.Ang pagtrabaho sa taas nga temperatura usa ka maayong pagpili alang sa mga pulbos nga aluminyo nga haluang metal tungod sa ilang dugang nga pagkalat, ug ang mga gipabugnaw nga mga sample nakab-ot ang labi ka maayo nga pagkadagayday kumpara sa mga pristine nga pulbos.
Alang sa matag eksperimento sa GranuPack, ang gibug-aton sa pulbos natala sa wala pa ang matag eksperimento, ug ang sample gipailalom sa 500 nga mga epekto nga adunay frequency nga epekto sa 1 Hz nga adunay libre nga pagkahulog sa pagsukod nga selula sa 1 mm (impact energy ∝).Ang mga sample gihatag sa mga selyula sa pagsukod sumala sa mga panudlo sa software nga independente sa tiggamit.Ang mga pagsukod gisubli sa makaduha aron masusi ang pagka-reproducibility ug aron masusi ang mean ug standard deviation.
Human makompleto ang pag-analisa sa GranuPack, ang inisyal nga densidad sa pagputos (ρ(0)), ang kataposang densidad sa pagputos (sa daghang mga pag-klik, n = 500, ie ρ(500)), ang Hausner ratio/Carr index (Hr/Cr), ug duha ang natala parametro (n1/2 ug τ) nga may kalabutan sa compaction dynamics.Ang labing maayo nga densidad ρ(∞) gipakita usab (tan-awa ang Apendise 1).Ang lamesa sa ubos nag-organisar pag-usab sa eksperimento nga datos.
Ang mga numero 6 ug 7 nagpakita sa kinatibuk-ang compaction curves (bulk density versus number of impacts) ug ang n1/2/Hausner parameter ratio.Ang mga error bar nga gikalkulo gamit ang mga aberids gipakita sa matag kurba, ug ang mga standard deviations gikalkulo gikan sa repeatability tests.
Ang 316L nga stainless steel nga produkto mao ang pinakabug-at nga produkto (ρ(0) = 4.554 g/mL).Sa termino sa tapping density, ang SS 316L mao gihapon ang pinakabug-at nga powder (ρ(n) = 5.044 g/mL), gisundan sa Sample A (ρ(n) = 1.668 g/mL), gisundan sa Sample B (ρ (n) = 1.668 g/ml) (n) = 1.645 g/ml).Sample C mao ang kinaubsan (ρ(n) = 1.581 g/mL).Sumala sa kadaghanan nga densidad sa inisyal nga pulbos, atong makita nga ang sample A mao ang pinakagaan, ug gikonsiderar ang sayup (1.380 g / ml), ang mga sample B ug C adunay gibana-bana nga parehas nga kantidad.
Kung ang pulbos gipainit, ang ratio sa Hausner mikunhod, nga mahitabo lamang sa mga sample B, C ug SS 316L.Alang sa Sample A, dili kini mahimo tungod sa kadako sa mga error bar.Alang sa n1/2, ang mga uso sa parameter mas lisud mailhan.Alang sa sample A ug SS 316L, ang bili sa n1/2 mikunhod human sa 2 ka oras sa 200 ° C, samtang alang sa mga powder B ug C kini misaka human sa thermal loading.
Usa ka vibrating feeder ang gigamit alang sa matag eksperimento sa GranuCharge (tan-awa ang Figure 8).Gamit ug 316L stainless steel pipe.Ang mga pagsukod gisubli 3 ka beses aron masusi ang pagka-reproducibility.Ang gibug-aton sa produkto nga gigamit alang sa matag sukod mao ang gibana-bana nga 40 ml ug walay powder nga nakuha human sa pagsukod.
Sa wala pa ang eksperimento, ang gibug-aton sa powder (mp, g), paryente humidity sa hangin (RH, %), ug temperatura (°C) natala.Sa pagsugod sa pagsulay, sukda ang densidad sa bayad sa nag-unang pulbos (q0 sa µC/kg) pinaagi sa pagpasulod sa pulbos ngadto sa Faraday cup.Sa katapusan, irekord ang masa sa pulbos ug kuwentaha ang kataposang densidad sa singil (qf, µC/kg) ug Δq (Δq = qf – q0) sa kataposan sa eksperimento.
Ang hilaw nga datos sa GranuCharge gipakita sa Table 2 ug Figure 9 (σ mao ang standard deviation nga gikalkulo gikan sa mga resulta sa reproducibility test), ug ang mga resulta gipresentar isip histograms (q0 ug Δq lamang ang gipakita).Ang SS 316L adunay pinakaubos nga inisyal nga gasto;kini mahimong tungod sa kamatuoran nga kini nga produkto adunay labing taas nga PSD.Mahitungod sa inisyal nga kantidad sa bayad sa nag-unang aluminum alloy powder, walay mga konklusyon nga mahimo tungod sa gidak-on sa mga sayop.
Human sa kontak sa 316L stainless steel pipe, sample A naangkon ang pinakagamay nga kantidad sa bayad kon itandi sa powders B ug C, nga nagpasiugda sa usa ka susama nga uso, sa diha nga SS 316L powder kay rubbed sa SS 316L, usa ka bayad Densidad duol sa 0 makita (tan-awa ang triboelectric sunod-sunod nga).Ang Produkto B labi pa nga gi-charge kaysa A. Alang sa sample C, ang uso nagpadayon (positibo nga inisyal nga bayad ug katapusan nga bayad pagkahuman sa pagtulo), apan ang gidaghanon sa mga bayad nagdugang pagkahuman sa thermal degradation.
Human sa 2 ka oras nga thermal stress sa 200 °C, ang kinaiya sa powder nahimong talagsaon.Sa mga sample nga A ug B, ang inisyal nga bayad mikunhod ug ang katapusan nga bayad mausab gikan sa negatibo ngadto sa positibo.Ang SS 316L powder adunay pinakataas nga inisyal nga bayad ug ang pagbag-o sa densidad sa singil niini nahimong positibo apan nagpabilin nga ubos (ie 0.033 nC/g).
Among gisusi ang epekto sa thermal degradation sa hiniusang kinaiya sa aluminum alloy (AlSi10Mg) ug 316L stainless steel powders samtang nag-analisar sa orihinal nga mga powder sa ambient air human sa 2 ka oras sa 200°C.
Ang paggamit sa mga pulbos sa taas nga temperatura makapauswag sa pagkalat sa produkto, ug kini nga epekto daw mas importante alang sa mga pulbos nga adunay taas nga espesipikong lugar sa nawong ug mga materyales nga adunay taas nga thermal conductivity.Ang GranuDrum gigamit sa pagtimbang-timbang sa dagan, ang GranuPack gigamit alang sa dinamikong pag-analisar sa pagpuno, ug ang GranuCharge gigamit sa pag-analisar sa triboelectricity sa powder nga adunay kontak sa 316L stainless steel tubing.
Kini nga mga resulta gitukod gamit ang GranuPack, nga nagpakita sa pag-uswag sa Hausner coefficient alang sa matag powder (gawas sa sample A tungod sa gidak-on nga sayup) human sa proseso sa thermal stress.Sa pagtan-aw sa packing parameters (n1/2), walay klaro nga uso kay ang ubang mga produkto nagpakita sa pagsaka sa packing speed samtang ang uban adunay contrasting effect (eg Samples B ug C).
Oras sa pag-post: Ene-10-2023