Aħna nużaw cookies biex intejbu l-esperjenza tiegħek.Billi tkompli tibbrawżja dan is-sit, taqbel mal-użu tagħna tal-cookies.Informazzjoni addizzjonali.
Il-manifattura addittiva (AM) tinvolvi l-ħolqien ta 'oġġetti tridimensjonali, saff ultra-rqiq wieħed kull darba, li jagħmilha aktar għalja mill-magni tradizzjonali.Madankollu, parti żgħira biss tat-trab depożitat matul il-proċess ta 'assemblaġġ hija issaldjata fil-komponent.Il-bqija mbagħad ma jdubx, u għalhekk jista 'jerġa' jintuża.B'kuntrast, jekk l-oġġett jinħoloq klassikament, it-tneħħija tal-materjal bit-tħin u l-magni hija ġeneralment meħtieġa.
Il-karatteristiċi tat-trab jiddeterminaw il-parametri tal-magna u għandhom jitqiesu l-ewwel.L-ispiża tal-AM ma tkunx ekonomika minħabba li t-trab mhux imdewweb huwa kkontaminat u mhux riċiklabbli.Il-ħsara fit-trab tirriżulta f'żewġ fenomeni: modifika kimika tal-prodott u bidliet fil-proprjetajiet mekkaniċi bħall-morfoloġija u d-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli.
Fl-ewwel każ, il-kompitu ewlieni huwa li jinħolqu strutturi solidi li fihom ligi puri, għalhekk għandna bżonn nevitaw il-kontaminazzjoni tat-trab, pereżempju, b'ossidi jew nitruri.Fil-każ tal-aħħar, dawn il-parametri huma assoċjati mal-fluwidità u t-tixrid.Għalhekk, kwalunkwe bidla fil-proprjetajiet tat-trab tista 'twassal għal distribuzzjoni mhux uniformi tal-prodott.
Dejta minn pubblikazzjonijiet riċenti tindika li miters tal-fluss klassiċi ma jistgħux jipprovdu informazzjoni adegwata dwar il-fluss tat-trab fil-produzzjoni ta 'addittivi tas-sodda tat-trab.Rigward il-karatterizzazzjoni tal-materja prima (jew trab), hemm diversi metodi xierqa ta' kejl fis-suq li jistgħu jissodisfaw dan ir-rekwiżit.L-istat tal-istress u l-kamp tal-fluss tat-trab għandhom ikunu l-istess fiċ-ċellula tal-kejl u fil-proċess.Il-preżenza ta 'tagħbijiet kompressivi hija inkompatibbli mal-fluss tal-wiċċ ħieles użat f'apparat AM f'shear cell testers u rheometers klassiċi.
GranuTools żviluppat flussi tax-xogħol għall-karatterizzazzjoni tat-trab fil-manifattura addittiva.L-għan ewlieni tagħna kien li jkollna għodda waħda għal kull ġeometrija għal immudellar preċiż tal-proċess, u dan il-fluss tax-xogħol intuża biex jifhem u jsegwu l-evoluzzjoni tal-kwalità tat-trab fuq passaġġi tal-istampar multipli.Diversi ligi standard tal-aluminju (AlSi10Mg) ġew magħżula għal tul ta 'żmien differenti f'tagħbijiet termali differenti (minn 100 sa 200 °C).
Id-degradazzjoni termali tista 'tiġi kkontrollata billi tiġi analizzata l-abbiltà tat-trab li jaħżen ħlas.It-trabijiet ġew analizzati għall-fluss (strument GranuDrum), kinetika tal-ippakkjar (strument GranuPack) u mġiba elettrostatika (strument GranuCharge).Il-kejl tal-koeżjoni u tal-kinetika tal-ippakkjar huma disponibbli għall-mases tat-trab li ġejjin.
Trab li jinfirxu faċilment se jesperjenzaw indiċi ta 'koeżjoni baxx, filwaqt li trabijiet b'dinamika ta' mili veloċi se jipproduċu partijiet mekkaniċi b'inqas porożità meta mqabbla ma 'prodotti li huma aktar diffiċli biex jimlew.
Tliet trab tal-liga tal-aluminju (AlSi10Mg) maħżuna fil-laboratorju tagħna għal diversi xhur, b'distribuzzjonijiet ta 'daqs ta' partiċelli differenti, u kampjun wieħed tal-istainless steel 316L, imsemmi hawn bħala kampjuni A, B u C, ġew magħżula.Il-karatteristiċi tal-kampjuni jistgħu jvarjaw minn oħrajn.manifatturi.Id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-kampjun kienet imkejla b'analiżi tad-diffrazzjoni bil-lejżer/ISO 13320.
Peress li jikkontrollaw il-parametri tal-magna, il-proprjetajiet tat-trab għandhom jitqiesu l-ewwel, u jekk inqisu li t-trab mhux imdewweb huwa kkontaminat u mhux riċiklabbli, l-ispiża tal-manifattura tal-addittivi mhux se tkun ekonomika daqs kemm nixtiequ.Għalhekk, se jiġu investigati tliet parametri: fluss tat-trab, kinetika tal-ippakkjar u elettrostatika.
It-tixrid huwa relatat mal-uniformità u l-"intoppi" tas-saff tat-trab wara l-operazzjoni tal-kisi mill-ġdid.Dan huwa importanti ħafna peress li l-uċuħ lixxi huma aktar faċli biex jiġu stampati u jistgħu jiġu eżaminati bl-għodda GranuDrum b'kejl ta 'indiċi ta' adeżjoni.
Minħabba li l-pori huma punti dgħajfa f'materjal, jistgħu jwasslu għal xquq.Id-dinamika tal-ippakkjar hija t-tieni parametru kritiku minħabba li t-trabijiet tal-ippakkjar veloċi għandhom porożità baxxa.Din l-imġieba ġiet imkejla b'GranuPack b'valur ta' n1/2.
Il-preżenza ta 'ċarġ elettriku fit-trab toħloq forzi koeżivi li jwasslu għall-formazzjoni ta' agglomerati.GranuCharge ikejjel il-kapaċità ta 'trab li jiġġenera ċarġ elettrostatiku mal-kuntatt ma' materjal magħżul waqt il-fluss.
Matul l-ipproċessar, GranuCharge jista 'jbassar id-deterjorazzjoni tal-fluss, bħall-formazzjoni ta' saff f'AM.Għalhekk, il-kejl miksub huwa sensittiv ħafna għall-istat tal-wiċċ tal-qamħ (ossidazzjoni, kontaminazzjoni u ħruxija).It-tixjiħ tat-trab irkuprat jista 'mbagħad jiġi kkwantifikat b'mod preċiż (± 0.5 nC).
Il-GranuDrum huwa bbażat fuq il-prinċipju ta 'tanbur li jdur u huwa metodu pprogrammat biex titkejjel il-fluss ta' trab.Ċilindru orizzontali b'ħitan tal-ġenb trasparenti fih nofs il-kampjun tat-trab.It-tanbur idur madwar l-assi tiegħu b'veloċità angolari ta '2 sa 60 rpm, u l-kamera CCD tieħu stampi (minn 30 sa 100 immaġini f'intervalli ta' sekonda).L-interface arja/trab hija identifikata fuq kull immaġini bl-użu ta 'algoritmu ta' skoperta tat-tarf.
Ikkalkula l-pożizzjoni medja tal-interface u l-oxxillazzjonijiet madwar din il-pożizzjoni medja.Għal kull veloċità ta 'rotazzjoni, l-angolu tal-fluss (jew "angolu dinamiku ta' serħan") αf huwa kkalkulat mill-pożizzjoni medja ta 'l-interface, u l-indiċi ta' adeżjoni dinamika σf, li jirreferi għat-twaħħil bejn il-partiċelli, huwa analizzat minn varjazzjonijiet ta 'interface.
L-angolu tal-fluss huwa influwenzat minn numru ta 'parametri: frizzjoni bejn partiċelli, forma u koeżjoni (van der Waals, forzi elettrostatiċi u kapillari).Trabijiet koeżivi jirriżultaw fi fluss intermittenti, filwaqt li trabijiet mhux koeżivi jirriżultaw fi fluss regolari.Valuri iżgħar tal-angolu tal-fluss αf jikkorrispondu għal proprjetajiet tajbin tal-fluss.Indiċi ta 'adeżjoni dinamiku qrib iż-żero jikkorrispondi għal trab mhux koeżiv, għalhekk, hekk kif l-adeżjoni tat-trab tiżdied, l-indiċi ta' adeżjoni jiżdied kif xieraq.
GranuDrum jippermettilek tkejjel l-angolu tal-ewwel valanga u l-arjazzjoni tat-trab matul il-fluss, kif ukoll tkejjel l-indiċi ta 'adeżjoni σf u l-angolu tal-fluss αf skont il-veloċità tar-rotazzjoni.
Id-densità tal-massa GranuPack, id-densità tat-tapping u l-kejl tal-proporzjon Hausner (imsejħa wkoll "testijiet tal-mess") huma popolari ħafna fil-karatterizzazzjoni tat-trab minħabba l-faċilità u l-veloċità tal-kejl.Id-densità tat-trab u l-abbiltà li tiżdied id-densità tiegħu huma parametri importanti waqt il-ħażna, it-trasport, l-agglomerazzjoni, eċċ. Il-proċedura rakkomandata hija deskritta fil-Farmakopea.
Dan it-test sempliċi għandu tliet żvantaġġi kbar.Il-kejl jiddependi mill-operatur u l-metodu tal-mili jaffettwa l-volum inizjali tat-trab.Il-kejl viżwali tal-volum jista' jwassal għal żbalji serji fir-riżultati.Minħabba s-sempliċità tal-esperiment, aħna ttraskurajna d-dinamika tal-kompattazzjoni bejn id-dimensjonijiet inizjali u finali.
L-imġieba tat-trab mitmugħ fl-iżbokk kontinwu ġiet analizzata bl-użu ta 'tagħmir awtomatizzat.Kejjel b'mod preċiż il-koeffiċjent Hausner Hr, id-densità inizjali ρ(0) u d-densità finali ρ(n) wara n klikks.
In-numru ta 'viti huwa ġeneralment iffissat għal n=500.Il-GranuPack huwa kejl tad-densità tat-tapping awtomatizzat u avvanzat ibbażat fuq l-aħħar riċerka dinamika.
Jistgħu jintużaw indiċijiet oħra, iżda mhumiex elenkati hawn.It-trab jitqiegħed f'tubi tal-metall u jgħaddi minn proċess ta 'inizjalizzazzjoni awtomatiku rigoruż.L-estrapolazzjoni tal-parametru dinamiku n1/2 u d-densità massima ρ(∞) hija meħuda mill-kurva tal-kompattazzjoni.
Ċilindru vojt ħafif ipoġġi fuq is-sodda tat-trab biex iżomm il-livell tal-interface tat-trab/arja waqt il-kompattazzjoni.It-tubu li fih il-kampjun tat-trab jitla 'għal għoli fiss ∆Z u mbagħad jaqa' liberament għal għoli, ġeneralment iffissat f'∆Z = 1 mm jew ∆Z = 3 mm, imkejjel awtomatikament wara kull impatt.Mill-għoli, tista 'tikkalkula l-volum V tal-munzell.
Id-densità hija l-proporzjon tal-massa m mal-volum V tas-saff tat-trab.Il-massa tat-trab m hija magħrufa, id-densità ρ tiġi applikata wara kull rilaxx.
Il-koeffiċjent Hausner Hr huwa relatat mar-rata ta' kompattazzjoni u huwa analizzat bl-ekwazzjoni Hr = ρ(500) / ρ(0), fejn ρ(0) hija d-densità tal-massa inizjali u ρ(500) hija d-densità tal-vit ikkalkulata wara 500. viti.Ir-riżultati huma riproduċibbli b'ammont żgħir ta' trab (ġeneralment 35 ml) bl-użu tal-metodu GranuPack.
Il-proprjetajiet tat-trab u n-natura tal-materjal li minnu huwa magħmul l-apparat huma parametri ewlenin.Matul il-fluss, ħlasijiet elettrostatiċi huma ġġenerati ġewwa t-trab, u dawn il-ħlasijiet huma kkawżati mill-effett triboelettriku, l-iskambju ta ' ħlasijiet meta żewġ solidi jiġu f'kuntatt.
Meta t-trab jiċċirkola ġewwa l-apparat, l-effetti triboelettriċi jseħħu fil-kuntatt bejn il-partiċelli u fil-kuntatt bejn il-partiċelli u l-apparat.
Mal-kuntatt mal-materjal magħżul, il-GranuCharge awtomatikament ikejjel l-ammont ta 'ċarġ elettrostatiku ġġenerat ġewwa t-trab matul il-fluss.Kampjun tat-trab jiċċirkola f'tubu V li jivvibra u jaqa 'f'tazza Faraday imqabbda ma' elettrometru li jkejjel il-ħlas li jakkwista t-trab hekk kif jiċċaqlaq mit-tubu V.Għal riżultati riproduċibbli, għalf it-tubu V ta 'spiss b'apparat li jdur jew li jivvibra.
L-effett triboelettriku jikkawża oġġett wieħed biex jikseb elettroni fuq il-wiċċ tiegħu u b'hekk jiġi ċċarġjat b'mod negattiv, filwaqt li oġġett ieħor jitlef l-elettroni u għalhekk jiġi ċċarġjat b'mod pożittiv.Xi materjali jiksbu elettroni aktar faċilment minn oħrajn, u bl-istess mod, materjali oħra jitilfu l-elettroni aktar faċilment.
Liema materjal isir negattiv u liema jsir pożittiv jiddependi fuq it-tendenza relattiva tal-materjali involuti li jiksbu jew jitilfu elettroni.Biex tirrappreżenta dawn ix-xejriet, ġiet żviluppata s-serje triboelettrika murija fit-Tabella 1.Materjali li għandhom tendenza li jkunu ċċarġjati b'mod pożittiv u oħrajn li għandhom tendenza li jkunu ċċarġjati b'mod negattiv huma elenkati, filwaqt li materjali li ma jurux tendenzi ta 'mġieba huma elenkati fin-nofs tat-tabella.
Min-naħa l-oħra, din it-tabella tipprovdi biss informazzjoni dwar ix-xejra tal-imġieba tal-iċċarġjar tal-materjal, għalhekk GranuCharge inħoloq biex jipprovdi valuri preċiżi għall-imġieba tat-tagħbija tat-trab.
Twettqu diversi esperimenti biex tiġi analizzata d-dekompożizzjoni termali.Il-kampjuni tħallew f'200°C għal siegħa sa sagħtejn.It-trab imbagħad jiġi analizzat immedjatament bi GranuDrum (isem termali).It-trab imbagħad jitqiegħed f'kontenitur sakemm jilħaq it-temperatura ambjentali u mbagħad jiġi analizzat bl-użu ta' GranuDrum, GranuPack u GranuCharge (jiġifieri "kiesaħ").
Kampjuni mhux ipproċessati ġew analizzati bl-użu ta' GranuPack, GranuDrum u GranuCharge fl-istess umdità/temperatura tal-kamra, jiġifieri umdità relattiva 35.0 ± 1.5% u temperatura 21.0 ± 1.0 °C.
L-indiċi ta 'koeżjoni jikkalkula l-flussabbiltà ta' trab u jikkorrelata ma 'bidliet fil-pożizzjoni tal-interface (trab/arja), li jirriflettu biss tliet forzi ta' kuntatt (van der Waals, kapillari u elettrostatiku).Qabel l-esperiment, irreġistra l-umdità relattiva (RH, %) u t-temperatura (°C).Imbagħad ferra t-trab fil-kontenitur tat-tanbur u ibda l-esperiment.
Aħna kkonkludejna li dawn il-prodotti ma kinux sensittivi għall-caking meta kkunsidraw parametri tixotropiċi.Interessanti, l-istress termali biddel l-imġieba reoloġika tat-trab tal-kampjuni A u B minn shear thickening għal shear thinning.Min-naħa l-oħra, il-Kampjuni C u SS 316L ma ġewx affettwati mit-temperatura u wrew biss shear thickening.Kull trab wera tixrid aħjar (jiġifieri indiċi ta 'koeżjoni aktar baxx) wara t-tisħin u t-tkessiħ.
L-effett tat-temperatura jiddependi wkoll fuq l-erja tal-wiċċ speċifika tal-partiċelli.Iktar ma tkun kbira l-konduttività termali tal-materjal, akbar ikun l-effett fuq it-temperatura (jiġifieri ???225°?=250?.?-1.?-1) u ?316?225°?=19?.?-1.?-1), l-iżgħar il-partiċelli, l-aktar importanti l-effett tat-temperatura.Ix-xogħol f'temperaturi elevati huwa għażla tajba għat-trab tal-liga tal-aluminju minħabba ż-żieda fit-tixrid tagħhom, u kampjuni mkessħa jiksbu flussità saħansitra aħjar meta mqabbla ma 'trabijiet verġni.
Għal kull esperiment GranuPack, il-piż tat-trab ġie rreġistrat qabel kull esperiment, u l-kampjun kien soġġett għal 500 impatt bi frekwenza ta 'impatt ta' 1 Hz b'waqgħa ħielsa taċ-ċellula tal-kejl ta '1 mm (enerġija tal-impatt ∝).Il-kampjuni jitqassmu fiċ-ċelloli tal-kejl skont l-istruzzjonijiet tas-softwer indipendenti mill-utent.Il-kejl imbagħad ġie ripetut darbtejn biex tiġi vvalutata r-riproduċibbiltà u biex tiġi eżaminata l-medja u d-devjazzjoni standard.
Wara li titlesta l-analiżi GranuPack, id-densità tal-ippakkjar inizjali (ρ(0)), id-densità tal-ippakkjar finali (fuq diversi klikks, n = 500, jiġifieri ρ(500)), il-proporzjon Hausner/indiċi Carr (Hr/Cr) , u tnejn irreġistrati parametri (n1/2 u τ) relatati mad-dinamika tal-kompattazzjoni.Id-densità ottimali ρ(∞) hija murija wkoll (ara l-Appendiċi 1).It-tabella hawn taħt torganizza mill-ġdid id-dejta sperimentali.
Il-Figuri 6 u 7 juru l-kurvi tal-kompattazzjoni ġenerali (densità tal-massa kontra n-numru ta 'impatti) u l-proporzjon tal-parametru n1/2/Hausner.Bars ta 'żball ikkalkulati bl-użu ta' medji huma murija fuq kull kurva, u devjazzjonijiet standard ġew ikkalkulati minn testijiet ta 'ripetibbiltà.
Il-prodott tal-istainless steel 316L kien l-itqal prodott (ρ(0) = 4.554 g/mL).F'termini ta' densità ta' tapping, SS 316L għadu l-itqal trab (ρ(n) = 5.044 g/mL), segwit minn Kampjun A (ρ(n) = 1.668 g/mL), segwit minn Kampjun B (ρ (n) = 1.668 g/ml) (n) = 1.645 g/ml).Il-kampjun C kien l-aktar baxx (ρ(n) = 1.581 g/mL).Skont id-densità tal-massa tat-trab inizjali, naraw li l-kampjun A huwa l-eħfef, u meta wieħed iqis l-iżball (1.380 g / ml), il-kampjuni B u C għandhom bejn wieħed u ieħor l-istess valur.
Meta t-trab jissaħħan, il-proporzjon Hausner tiegħu jonqos, li jseħħ biss għall-kampjuni B, C u SS 316L.Għall-Kampjun A, dan ma jistax isir minħabba d-daqs tal-vireg tal-iżball.Għal n1/2, ix-xejriet tal-parametri huma aktar diffiċli biex jiġu identifikati.Għall-kampjun A u SS 316L, il-valur ta 'n1/2 naqas wara 2 h f'200 ° C, filwaqt li għal trabijiet B u C żdied wara t-tagħbija termali.
Ġie użat alimentatriċi li jivvibra għal kull esperiment GranuCharge (ara Figura 8).Uża pajp ta 'l-istainless steel 316L.Il-kejl ġie ripetut 3 darbiet biex tiġi vvalutata r-riproduċibilità.Il-piż tal-prodott użat għal kull kejl kien madwar 40 ml u l-ebda trab ma ġie rkuprat wara l-kejl.
Qabel l-esperiment, il-piż tat-trab (mp, g), l-umdità relattiva tal-arja (RH, %), u t-temperatura (°C) huma rreġistrati.Fil-bidu tat-test, kejjel id-densità taċ-ċarġ tat-trab primarju (q0 f'µC/kg) billi ddaħħal it-trab fit-tazza Faraday.Fl-aħħarnett, irreġistra l-massa tat-trab u kkalkula d-densità ta 'ċarġ finali (qf, µC/kg) u Δq (Δq = qf – q0) fl-aħħar tal-esperiment.
Id-dejta mhux ipproċessata tal-GranuCharge tidher fit-Tabella 2 u l-Figura 9 (σ hija d-devjazzjoni standard ikkalkulata mir-riżultati tat-test tar-riproduċibbiltà), u r-riżultati huma ppreżentati bħala istogrammi (q0 u Δq biss huma murija).L-SS 316L kellu l-inqas spiża inizjali;dan jista 'jkun minħabba l-fatt li dan il-prodott għandu l-ogħla PSD.Rigward l-ammont ta 'ċarġ inizjali tat-trab tal-liga tal-aluminju primarju, ma jistgħu jinġibdu l-ebda konklużjonijiet minħabba d-daqs tal-iżbalji.
Wara kuntatt ma 'pajp ta' l-istainless steel 316L, il-kampjun A kiseb l-inqas ammont ta 'ċarġ meta mqabbel ma' trabijiet B u C, li jenfasizza xejra simili, meta trab SS 316L jingħorok b'SS 316L, tinstab densità ta 'ċarġ qrib 0 (ara triboelettriku serje).Il-prodott B għadu aktar iċċarġjat minn A. Għall-kampjun C, ix-xejra tkompli (ċarġ inizjali pożittiv u ċarġ finali wara t-tnixxija), iżda n-numru ta 'charges jiżdied wara degradazzjoni termali.
Wara 2 sigħat ta 'stress termali f'200 °C, l-imġieba tat-trab issir spettakolari.Fil-kampjuni A u B, il-ħlas inizjali jonqos u l-ħlas finali jinbidel minn negattiv għal pożittiv.It-trab SS 316L kellu l-ogħla ħlas inizjali u l-bidla fid-densità tal-ħlas tiegħu saret pożittiva iżda baqgħet baxxa (jiġifieri 0.033 nC/g).
Aħna investigajna l-effett tad-degradazzjoni termali fuq l-imġieba magħquda ta 'liga ta' l-aluminju (AlSi10Mg) u trabijiet ta 'l-istainless steel 316L filwaqt li analizzajna t-trabijiet oriġinali fl-arja ambjentali wara 2 sigħat f'200 ° C.
L-użu ta 'trabijiet f'temperatura għolja jista' jtejjeb it-tixrid tal-prodott, u dan l-effett jidher li huwa aktar importanti għal trabijiet b'erja tal-wiċċ speċifika għolja u materjali b'konduttività termali għolja.GranuDrum intuża biex jevalwa l-fluss, GranuPack intuża għal analiżi dinamika tal-mili, u GranuCharge intuża biex janalizza t-triboelectricity tat-trab f'kuntatt ma 'tubi tal-istainless steel 316L.
Dawn ir-riżultati ġew stabbiliti bl-użu ta 'GranuPack, li juri t-titjib fil-koeffiċjent Hausner għal kull trab (bl-eċċezzjoni tal-kampjun A minħabba żball fid-daqs) wara l-proċess ta' stress termali.Meta wieħed iħares lejn il-parametri tal-ippakkjar (n1/2), ma kien hemm l-ebda xejriet ċari peress li xi prodotti wrew żieda fil-veloċità tal-ippakkjar filwaqt li oħrajn kellhom effett kontrastanti (eż. Kampjuni B u Ċ).
Ħin tal-post: Jan-10-2023