Ne përdorim cookie për të përmirësuar përvojën tuaj.Duke vazhduar të shfletoni këtë faqe, ju pranoni përdorimin tonë të cookies.Informacion shtese.
Prodhimi shtesë (AM) përfshin krijimin e objekteve tre-dimensionale, një shtresë ultra të hollë në të njëjtën kohë, duke e bërë atë më të shtrenjtë se përpunimi tradicional.Megjithatë, vetëm një pjesë e vogël e pluhurit të depozituar gjatë procesit të montimit ngjitet në komponent.Pjesa tjetër më pas nuk shkrihet, kështu që mund të ripërdoret.Në të kundërt, nëse objekti krijohet në mënyrë klasike, zakonisht kërkohet heqja e materialit me bluarje dhe përpunim.
Karakteristikat e pluhurit përcaktojnë parametrat e makinës dhe duhet të merren parasysh së pari.Kostoja e AM do të ishte joekonomike duke pasur parasysh se pluhuri i pashkrirë është i kontaminuar dhe jo i riciklueshëm.Dëmtimi i pluhurave rezulton në dy fenomene: modifikim kimik të produktit dhe ndryshime në vetitë mekanike si morfologjia dhe shpërndarja e madhësisë së grimcave.
Në rastin e parë, detyra kryesore është krijimi i strukturave të ngurta që përmbajnë lidhje të pastra, kështu që duhet të shmangim ndotjen e pluhurit, për shembull, me okside ose nitride.Në rastin e fundit, këto parametra shoqërohen me rrjedhshmëri dhe përhapje.Prandaj, çdo ndryshim në vetitë e pluhurit mund të çojë në një shpërndarje jo uniforme të produktit.
Të dhënat nga publikimet e fundit tregojnë se matësit e rrjedhës klasike nuk mund të ofrojnë informacion të mjaftueshëm mbi rrjedhshmërinë e pluhurit në prodhimin e aditivëve të shtratit pluhur.Për sa i përket karakterizimit të lëndëve të para (ose pluhurave), ekzistojnë disa metoda të përshtatshme matjeje në treg që mund të plotësojnë këtë kërkesë.Gjendja e stresit dhe fusha e rrjedhjes së pluhurit duhet të jenë të njëjta në qelizën matëse dhe në proces.Prania e ngarkesave kompresive është e papajtueshme me rrjedhën e lirë të sipërfaqes së përdorur në pajisjet AM në testuesit e qelizave prerëse dhe reometrat klasikë.
GranuTools ka zhvilluar flukse pune për karakterizimin e pluhurit në prodhimin e aditivëve.Qëllimi ynë kryesor ishte të kishim një mjet për gjeometri për modelimin e saktë të procesit, dhe kjo rrjedhë pune u përdor për të kuptuar dhe gjurmuar evolucionin e cilësisë së pluhurit mbi kalimet e shumta të printimit.Disa lidhje standarde të aluminit (AlSi10Mg) u zgjodhën për kohëzgjatje të ndryshme në ngarkesa të ndryshme termike (nga 100 në 200 °C).
Degradimi termik mund të kontrollohet duke analizuar aftësinë e pluhurit për të ruajtur një ngarkesë.Pluhurat u analizuan për rrjedhshmërinë (instrumenti GranuDrum), kinetikën e paketimit (instrumenti GranuPack) dhe sjelljen elektrostatike (instrumenti GranuCharge).Matjet e kohezionit dhe kinetikës së paketimit janë të disponueshme për masat e mëposhtme të pluhurit.
Pluhurat që përhapen lehtësisht do të kenë një indeks kohezioni të ulët, ndërsa pluhurat me dinamikë të shpejtë mbushjeje do të prodhojnë pjesë mekanike me më pak porozitet në krahasim me produktet që mbushen më vështirë.
U zgjodhën tre pluhura aliazh alumini (AlSi10Mg) të ruajtura në laboratorin tonë për disa muaj, me shpërndarje të ndryshme të përmasave të grimcave, dhe një kampion çelik inox 316L, i referuar këtu si mostrat A, B dhe C.Karakteristikat e mostrave mund të ndryshojnë nga të tjerët.prodhuesit.Shpërndarja e madhësisë së grimcave të mostrës u mat me analizën e difraksionit lazer/ISO 13320.
Meqenëse ato kontrollojnë parametrat e makinës, në fillim duhet të merren parasysh vetitë e pluhurit dhe nëse e konsiderojmë pluhurin e pashkrirë të kontaminuar dhe të pa riciklueshëm, kostoja e prodhimit të aditivëve nuk do të jetë aq ekonomike sa do të dëshironim.Prandaj, do të hetohen tre parametra: rrjedha e pluhurit, kinetika e paketimit dhe elektrostatika.
Përhapja lidhet me uniformitetin dhe "butësinë" e shtresës pluhur pas operacionit të rilyerjes.Kjo është shumë e rëndësishme pasi sipërfaqet e lëmuara printohen më lehtë dhe mund të ekzaminohen me mjetin GranuDrum me matje të indeksit të ngjitjes.
Për shkak se poret janë pika të dobëta në një material, ato mund të çojnë në çarje.Dinamika e paketimit është parametri i dytë kritik sepse pluhurat e paketimit të shpejtë kanë porozitet të ulët.Kjo sjellje është matur me GranuPack me një vlerë prej n1/2.
Prania e një ngarkese elektrike në pluhur krijon forca kohezive që çojnë në formimin e aglomerateve.GranuCharge mat aftësinë e një pluhuri për të gjeneruar një ngarkesë elektrostatike pas kontaktit me një material të zgjedhur gjatë rrjedhjes.
Gjatë përpunimit, GranuCharge mund të parashikojë përkeqësimin e rrjedhës, siç është formimi i shtresave në AM.Kështu, matjet e marra janë shumë të ndjeshme ndaj gjendjes së sipërfaqes së kokrrizave (oksidimi, kontaminimi dhe vrazhdësia).Plakja e pluhurit të rikuperuar më pas mund të matet me saktësi (±0,5 nC).
GranuDrum bazohet në parimin e një daulleje rrotulluese dhe është një metodë e programuar për matjen e rrjedhshmërisë së një pluhuri.Një cilindër horizontal me mure anësore transparente përmban gjysmën e kampionit të pluhurit.Tamburi rrotullohet rreth boshtit të tij me një shpejtësi këndore prej 2 deri në 60 rpm, dhe kamera CCD bën fotografi (nga 30 në 100 imazhe në intervale 1 sekondë).Ndërfaqja ajër/pluhur identifikohet në çdo imazh duke përdorur një algoritëm të zbulimit të skajeve.
Llogaritni pozicionin mesatar të ndërfaqes dhe lëkundjet rreth këtij pozicioni mesatar.Për çdo shpejtësi rrotullimi, këndi i rrjedhës (ose "këndi dinamik i pushimit") αf llogaritet nga pozicioni mesatar i ndërfaqes dhe indeksi dinamik i ngjitjes σf, i cili i referohet lidhjes ndër grimcash, analizohet nga luhatjet e ndërfaqes.
Këndi i rrjedhjes ndikohet nga një sërë parametrash: fërkimi ndërmjet grimcave, forma dhe kohezioni (van der Waals, forcat elektrostatike dhe kapilare).Pluhurat kohezive rezultojnë në rrjedhje të ndërprerë, ndërsa pluhurat jo kohezive rezultojnë në rrjedhje të rregullt.Vlerat më të vogla të këndit të rrjedhës αf korrespondojnë me vetitë e mira të rrjedhës.Një indeks dinamik ngjitjeje afër zeros korrespondon me një pluhur jo koheziv, prandaj, me rritjen e ngjitjes së pluhurit, indeksi i ngjitjes rritet në përputhje me rrethanat.
GranuDrum ju lejon të matni këndin e ortekut të parë dhe ajrimin e pluhurit gjatë rrjedhës, si dhe të matni indeksin e ngjitjes σf dhe këndin e rrjedhës αf në varësi të shpejtësisë së rrotullimit.
Dendësia e madhe e GranuPack, matjet e densitetit të prekjes dhe raportit Hausner (të quajtura gjithashtu "teste me prekje") janë shumë të njohura në karakterizimin e pluhurit për shkak të lehtësisë dhe shpejtësisë së matjes.Dendësia e pluhurit dhe aftësia për të rritur densitetin e tij janë parametra të rëndësishëm gjatë ruajtjes, transportit, grumbullimit, etj. Procedura e rekomanduar përshkruhet në Farmakope.
Ky test i thjeshtë ka tre të meta kryesore.Matjet varen nga operatori dhe metoda e mbushjes ndikon në vëllimin fillestar të pluhurit.Matjet vizuale të vëllimit mund të çojnë në gabime serioze në rezultate.Për shkak të thjeshtësisë së eksperimentit, ne neglizhuam dinamikën e ngjeshjes midis dimensioneve fillestare dhe përfundimtare.
Sjellja e pluhurit të futur në prizën e vazhdueshme u analizua duke përdorur pajisje të automatizuara.Matni me saktësi koeficientin Hausner Hr, densitetin fillestar ρ(0) dhe densitetin përfundimtar ρ(n) pas n klikimeve.
Numri i çezmave zakonisht fiksohet në n=500.GranuPack është një matje e automatizuar dhe e avancuar e densitetit të prekjes bazuar në kërkimet më të fundit dinamike.
Mund të përdoren indekse të tjera, por ato nuk janë renditur këtu.Pluhuri vendoset në tuba metalikë dhe kalon përmes një procesi rigoroz të inicializimit automatik.Ekstrapolimi i parametrit dinamik n1/2 dhe densitetit maksimal ρ(∞) është marrë nga kurba e ngjeshjes.
Një cilindër i zbrazët i lehtë vendoset në majë të shtratit të pluhurit për të mbajtur nivelin e ndërfaqes pluhur/ajër gjatë ngjeshjes.Tubi që përmban kampionin e pluhurit ngrihet në një lartësi fikse ∆Z dhe më pas bie lirshëm në një lartësi, zakonisht të fiksuar në ∆Z = 1 mm ose ∆Z = 3 mm, e matur automatikisht pas çdo goditjeje.Sipas lartësisë, mund të llogarisni vëllimin V të grumbullit.
Dendësia është raporti i masës m me vëllimin V të shtresës pluhur.Dihet masa e pluhurit m, dendësia ρ aplikohet pas çdo lëshimi.
Koeficienti Hausner Hr lidhet me shpejtësinë e ngjeshjes dhe analizohet nga ekuacioni Hr = ρ(500) / ρ(0), ku ρ(0) është densiteti fillestar i masës dhe ρ(500) është densiteti i llogaritur i trokitjes pas 500 çezmat.Rezultatet janë të riprodhueshme me një sasi të vogël pluhuri (zakonisht 35 ml) duke përdorur metodën GranuPack.
Karakteristikat e pluhurit dhe natyra e materialit nga i cili është bërë pajisja janë parametrat kryesorë.Gjatë rrjedhës, ngarkesat elektrostatike gjenerohen brenda pluhurit, dhe këto ngarkesa shkaktohen nga efekti triboelektrik, shkëmbimi i ngarkesave kur dy trupa të ngurtë vijnë në kontakt.
Kur pluhuri rrjedh brenda pajisjes, efektet triboelektrike ndodhin në kontaktin midis grimcave dhe në kontaktin midis grimcave dhe pajisjes.
Pas kontaktit me materialin e zgjedhur, GranuCharge mat automatikisht sasinë e ngarkesës elektrostatike të krijuar brenda pluhurit gjatë rrjedhjes.Një mostër e pluhurit rrjedh në një tub V-vibrues dhe bie në një filxhan Faraday të lidhur me një elektrometër që mat ngarkesën që pluhuri fiton ndërsa lëviz nëpër tubin V.Për rezultate të riprodhueshme, ushqeni shpesh tubin V me një pajisje rrotulluese ose vibruese.
Efekti triboelektrik bën që një objekt të fitojë elektrone në sipërfaqen e tij dhe kështu të ngarkohet negativisht, ndërsa një objekt tjetër humbet elektrone dhe për këtë arsye ngarkohet pozitivisht.Disa materiale fitojnë elektrone më lehtë se të tjerët, dhe në mënyrë të ngjashme, materiale të tjera humbasin elektrone më lehtë.
Cili material bëhet negativ dhe cili pozitiv varet nga tendenca relative e materialeve të përfshira për të fituar ose humbur elektrone.Për të përfaqësuar këto tendenca, u zhvillua seria triboelektrike e paraqitur në Tabelën 1.Materialet që priren të jenë të ngarkuar pozitivisht dhe të tjerët që priren të ngarkohen negativisht renditen, ndërsa materialet që nuk shfaqin prirje të sjelljes renditen në mes të tabelës.
Nga ana tjetër, kjo tabelë jep vetëm informacion mbi tendencën e sjelljes së ngarkesës së materialit, kështu që GranuCharge u krijua për të ofruar vlera të sakta për sjelljen e ngarkesës së pluhurit.
Janë kryer disa eksperimente për të analizuar dekompozimin termik.Mostrat u lanë në 200°C për një deri në dy orë.Pluhuri më pas analizohet menjëherë me GranuDrum (emri termik).Pluhuri më pas vendoset në një enë derisa të arrijë temperaturën e ambientit dhe më pas analizohet duke përdorur GranuDrum, GranuPack dhe GranuCharge (dmth "të ftohtë").
Mostrat e papërpunuara u analizuan duke përdorur GranuPack, GranuDrum dhe GranuCharge në të njëjtën lagështi/temperaturë dhome, p.sh. lagështi relative 35,0 ± 1,5% dhe temperaturë 21,0 ± 1,0 °C.
Indeksi i kohezionit llogarit rrjedhshmërinë e një pluhuri dhe lidhet me ndryshimet në pozicionin e ndërfaqes (pluhur/ajër), të cilat pasqyrojnë vetëm tre forca kontakti (van der Waals, kapilare dhe elektrostatike).Para eksperimentit, regjistroni lagështinë relative (RH, %) dhe temperaturën (°C).Më pas derdhni pluhurin në enën e kazanit dhe filloni eksperimentin.
Ne arritëm në përfundimin se këto produkte nuk ishin të ndjeshme ndaj pjekjes kur merrnim parasysh parametrat tiksotropikë.Interesante, stresi termik ndryshoi sjelljen reologjike të pluhurave të mostrave A dhe B nga trashja e prerjes në rrallimin me prerje.Nga ana tjetër, mostrat C dhe SS 316L nuk u prekën nga temperatura dhe treguan vetëm trashje në prerje.Çdo pluhur tregoi përhapje më të mirë (dmth. indeks më i ulët kohezioni) pas ngrohjes dhe ftohjes.
Efekti i temperaturës varet gjithashtu nga sipërfaqja specifike e grimcave.Sa më e madhe të jetë përçueshmëria termike e materialit, aq më i madh është efekti në temperaturë (dmth ???225°?=250?.?-1.?-1) dhe ?316?225°?=19?.?-1.?-1), sa më të vogla të jenë grimcat, aq më i rëndësishëm është efekti i temperaturës.Puna në temperatura të larta është një zgjedhje e mirë për pluhurat e aliazhit të aluminit për shkak të rritjes së përhapjes së tyre, dhe mostrat e ftohura arrijnë rrjedhshmëri edhe më të mirë në krahasim me pluhurat e pacenuar.
Për çdo eksperiment GranuPack, pesha e pluhurit u regjistrua para çdo eksperimenti dhe kampioni iu nënshtrua 500 goditjeve me një frekuencë ndikimi prej 1 Hz me një rënie të lirë të qelizës matëse prej 1 mm (energjia e ndikimit ∝).Mostrat shpërndahen në qelizat matëse sipas udhëzimeve të softuerit të pavarur nga përdoruesi.Matjet u përsëritën dy herë për të vlerësuar riprodhueshmërinë dhe për të ekzaminuar mesataren dhe devijimin standard.
Pas përfundimit të analizës GranuPack, densiteti fillestar i paketimit (ρ(0)), densiteti përfundimtar i paketimit (në disa klikime, n = 500, d.m.th. ρ(500)), raporti Hausner/indeksi Carr (Hr/Cr) dhe dy të regjistruara parametrat (n1/2 dhe τ) që lidhen me dinamikën e ngjeshjes.Dendësia optimale ρ(∞) është paraqitur gjithashtu (shih Shtojcën 1).Tabela më poshtë riorganizon të dhënat eksperimentale.
Figura 6 dhe 7 tregojnë kurbat e përgjithshme të ngjeshjes (dendësia e madhe kundrejt numrit të ndikimeve) dhe raporti i parametrit n1/2/Hausner.Shiritat e gabimeve të llogaritura duke përdorur mesataret shfaqen në secilën kurbë dhe devijimet standarde u llogaritën nga testet e përsëritshmërisë.
Produkti çelik inox 316L ishte produkti më i rëndë (ρ(0) = 4,554 g/mL).Për sa i përket densitetit të prerjes, SS 316L është ende pluhuri më i rëndë (ρ(n) = 5,044 g/mL), i ndjekur nga kampioni A (ρ(n) = 1,668 g/mL), i ndjekur nga kampioni B (ρ (n) = 1,668 g/ml) (n) = 1,645 g/ml).Mostra C ishte më e ulëta (ρ(n) = 1,581 g/mL).Sipas densitetit të masës së pluhurit fillestar, shohim se kampioni A është më i lehtë, dhe duke marrë parasysh gabimin (1.380 g / ml), mostrat B dhe C kanë afërsisht të njëjtën vlerë.
Kur pluhuri nxehet, raporti i tij Hausner zvogëlohet, gjë që ndodh vetëm për mostrat B, C dhe SS 316L.Për shembullin A, kjo nuk mund të bëhet për shkak të madhësisë së shiritave të gabimit.Për n1/2, tendencat e parametrave janë më të vështira për t'u identifikuar.Për kampionin A dhe SS 316L, vlera e n1/2 u ul pas 2 orësh në 200°C, ndërsa për pluhurat B dhe C u rrit pas ngarkimit termik.
Një ushqyes vibrues u përdor për çdo eksperiment GranuCharge (shih Figurën 8).Përdorni tub çeliku inox 316L.Matjet u përsëritën 3 herë për të vlerësuar riprodhueshmërinë.Pesha e produktit të përdorur për çdo matje ishte afërsisht 40 ml dhe asnjë pluhur nuk u gjet pas matjes.
Përpara eksperimentit, regjistrohet pesha e pluhurit (mp, g), lagështia relative e ajrit (RH, %) dhe temperatura (°C).Në fillim të provës, matni densitetin e ngarkesës së pluhurit primar (q0 në µC/kg) duke e futur pluhurin në filxhanin Faraday.Së fundi, regjistroni masën e pluhurit dhe llogaritni densitetin përfundimtar të ngarkesës (qf, µC/kg) dhe Δq (Δq = qf – q0) në fund të eksperimentit.
Të dhënat e papërpunuara të GranuCharge tregohen në Tabelën 2 dhe Figurën 9 (σ është devijimi standard i llogaritur nga rezultatet e testit të riprodhueshmërisë), dhe rezultatet paraqiten si histogramë (vetëm q0 dhe Δq tregohen).SS 316L kishte koston më të ulët fillestare;kjo mund të jetë për shkak të faktit se ky produkt ka PSD-në më të lartë.Lidhur me sasinë fillestare të ngarkesës së pluhurit primar të aliazhit të aluminit, nuk mund të nxirren përfundime për shkak të madhësisë së gabimeve.
Pas kontaktit me tubin inox 316L, kampioni A fitoi sasinë më të vogël të ngarkesës në krahasim me pluhurat B dhe C, gjë që nxjerr në pah një prirje të ngjashme, kur pluhuri SS 316L fërkohet me SS 316L, gjendet një densitet ngarkese afër 0 (shih triboelektrik seri).Produkti B është akoma më i ngarkuar se A. Për kampionin C, tendenca vazhdon (ngarkesa fillestare pozitive dhe ngarkesa përfundimtare pas rrjedhjes), por numri i ngarkesave rritet pas degradimit termik.
Pas 2 orësh stresi termik në 200 °C, sjellja e pluhurit bëhet spektakolare.Në mostrat A dhe B, ngarkesa fillestare zvogëlohet dhe ngarkesa përfundimtare ndryshon nga negative në pozitive.Pluhuri SS 316L kishte ngarkesën fillestare më të lartë dhe ndryshimi i densitetit të ngarkesës u bë pozitiv, por mbeti i ulët (dmth 0.033 nC/g).
Ne hetuam efektin e degradimit termik në sjelljen e kombinuar të aliazhit të aluminit (AlSi10Mg) dhe pluhurave prej çeliku inox 316L ndërsa analizuam pluhurat origjinale në ajrin e ambientit pas 2 orësh në 200°C.
Përdorimi i pluhurave në temperaturë të lartë mund të përmirësojë përhapjen e produktit dhe ky efekt duket të jetë më i rëndësishëm për pluhurat me sipërfaqe specifike të lartë dhe materialet me përçueshmëri të lartë termike.GranuDrum u përdor për të vlerësuar rrjedhën, GranuPack u përdor për analizën dinamike të mbushjes dhe GranuCharge u përdor për të analizuar triboelektricitetin e pluhurit në kontakt me tubin prej çeliku inox 316L.
Këto rezultate u krijuan duke përdorur GranuPack, i cili tregon përmirësimin e koeficientit Hausner për çdo pluhur (me përjashtim të mostrës A për shkak të gabimit në madhësi) pas procesit të stresit termik.Duke parë parametrat e paketimit (n1/2), nuk kishte tendenca të qarta pasi disa produkte treguan një rritje në shpejtësinë e paketimit ndërsa të tjerët kishin një efekt kontrasti (p.sh. Mostrat B dhe C).
Koha e postimit: Jan-10-2023