细粉末和颗粒材料通常用于工业用途。亚博网站下载这些材料必须亚博网站下载具有精度优化和控制处理技术。
表征技术对应要么散装粉的行为(静电特性,混合稳定性、密度、流动性)或谷物的特点(化学成分、形态、粒度测定法)。
与散装粉的物理行为,大多数的质量控制和研发实验室中使用的技术是建立在过时的测量方法。
GranuTools修正这些技术在过去的十年中,以满足当前的要求生产部门和研发实验室。严格的初始化技术已经生产和测量过程自动化获取结果解释和可再生的。
测量的准确性得到了增强通过使用图像分析技术。很多行业已经采用GranuTools仪器的各种学科的范围,如散装材料处理、食品加工、制药、和加法制造。本文将主要关注加法制造。
聚合物和金属粉末经常纳入加法制造(AM)程序,在选择性激光烧结(SLS)和选择性激光熔化(SLM)为例。在这些过程中,薄层粉生产连续旋转圆柱形或统治者。
个人层部分熔解或烧结使用的能量束构建部分。打印机的垂直分辨率是由层厚度,在更高的分辨率是通过一个薄层。
必须尽可能细粉以达到一个薄层。不幸的是,铺展性和凝聚力下降增加晶粒尺寸变得越来越小。
疲劳行为和构建块的最终力量至关重要的是取决于零件的密度通过流程,和毛孔内的体积部分(例如,Leuders et al . 2013年)。
在最近的一项研究中,不懂et al。(2020)有突出的最终密度之间的关系构建部件和熔敷层的密度。部分更高密度是由层更高的密度,从而导致一个更强大的最后一块。
出于这个原因,粉的铺展性不是唯一的关键特征。粉末包好会导致粉层更高的密度。因此,粉的包装行为也应该被测量。
本文的重点是强调如何创建层的同质性在SLM打印机内重新油漆包装动态属性的金属粉末的影响。
GranuPack,自动挖掘密度分析仪在这项研究中,被用来量化包装特点。
这些结果与均匀性的粉末床使用原位SLM打印机测量获得。这些都是全在一篇文章中概述:“连接粉流变学特性在粉Bed-Based覆盖性”。
GranuPack
GranuPack仪器(图1)是一种增强和自动化了密度测量技术创建使用最新和最重要的研究成果。自动化仪器分析粉末的行为受到重复利用。
n水龙头后的最终密度ρ(n)和初始密度ρ(0)提供Hausner比率(人力资源),精确地量化。阀门的数量通常是常数n = 500。称为龙头的数量必须达到一半的最后的压实,动力参数n可以提取测量包装行为(审查附件1)。
粉是定位在一个严格的自动初始化过程的金属管子发生。一束光,然后定位高于空心圆柱体粉床上确保空气/粉界面持平在压实的过程。
粉末样品的管包含增加设置ΔZ和执行自由下降的高度。自由落体的高度通常是预先确定的ΔZ = 3毫米或ΔZ = 1毫米。每次挖掘后,的高度h粉末床自动量化。体积V的桩计算高度h。
密度ρ后观察和注意到每一个水龙头由于粉质量被了解。粉床体积V之间的比例和质量提供了密度。GranuPack技术,甚至少量的粉(通常35毫升)将提供可重复的结果。
Hausner比人力资源对应的比例压缩并通过方程确定人力资源=ρ(500)/ρ(0),ρ(500)是利用密度计算500年之后水龙头和ρ(0)是初始容重。
图1所示。GranuPack,高分辨率开发密度分析仪。
粉末的描述
Sirris提供的四个金属粉末被选为这个调查:两个铝合金(AlSi7Mg06 Scalmalloy®)和两个镍合金(铬镍铁合金®、铬镍铁合金®好)。提出了粒度分布如表1:
表1。总结的PSD (D10和D90)四个粉。
| 粉 |
d10(µm) |
d90(µm) |
| 铬镍铁合金®细 |
3、6 |
22 |
| 铬镍铁合金® |
14 |
46 |
| AlSi7Mg06 |
20. |
63年 |
| Scalmalloy® |
20. |
59 |
铺展性评估
实验协议和结果
粉床的同质性每个重新涂饰过程中的量化后SLM打印机。由CCD摄像机捕获图像定位打印机内部为每个新层粉。
图像分析软件(GranuLayer)然后用来计算一个界面波动,显示层的同质性与每个粉末。
图2显示了界面波动而重新涂速度捕获图像处理技术:
图2。界面波动的函数重新涂速度(毫米/秒)。
讨论
AlSi7Mg06和铬镍铁合金®展示界面波动较小,这意味着更多的均匀层生产打印机内的每个重新涂速度。
尽管其粒径较小,铬镍铁合金®产生一个稍低界面波动。重新涂速度只会影响这些粉末,处理160毫米/秒速度估计最有效的重新油漆。
Scalmalloy®提供了一个更大的界面存在的波动,因为平行波粉末床上但表现出稳定的行为重新涂速度增加。
的铬镍铁合金®好展品界面波动更大,展示了非常弱的加工性能的打印机。更少的铺展性和更大的凝聚力是由铬镍铁合金的较小的粒子大小®很好。
GranuPack分析
试验协议
500水龙头的样品和一个水龙头1赫兹的频率与GranuPack实验。测量细胞自由落体是1毫米(∝利用能源)。
为了评估再现性,测量重复三次。每个实验之前,(21°C)的温度和空气相对湿度(28% RH)指出。
实验结果
GranuPack程序完成后,最终体积密度(在一个水龙头,n = 500;即ρ(500)),初始体积密度(ρ(0)),卡尔和Hausner比率/索引(人力资源/ Cr)指出。下表比较了实验数据:
表2。GranuPack结果四个粉。
| 样品名称 |
ρ(0)(g / ml) |
ρ(500)(g / ml) |
人力资源 |
Cr |
| AlSi7Mg06 |
1394年 |
1681年 |
1、21 |
17日,08年 |
| 铬镍铁合金® |
4130年 |
5059年 |
1、23 |
18日,36 |
| ScalmAlloy® |
1209年 |
1553年 |
1、28 |
22日16 |
| 铬镍铁合金®细 |
3947年 |
5461年 |
1、38 |
27日,73年 |
图3显示了完整的包装曲线,例如ρ(n)和利用数字:
图3。所有粉末的体积密度变化与水龙头数量。误差可能是由线的厚度。
讨论
粉的包装能力可以发现使用Hausner比率(人力资源)。粉时能保持较低的体积密度高内聚颗粒之间的相互作用发生。
因此,包装密度与体积密度相比,可以显著提高导致Hausner比例很高。Hausner比率可以被看作是一种间接方式量化粉凝聚力。
表2中的结果表明AlSi7Mg06最小Hausner比率(Hr = 1.21),略高于铬镍铁合金®(Hr = 1.23)。Scalmalloy®提供了一个更高的1.28,人力资源和铬镍铁合金®好明显是最高Hausner比大于1.30。
很显然,铬镍铁合金®和AlSi7Mg06至少有凝聚力和估计创建层粉具有更高的密度。
两个铝合金(AlSi7Mg06 ScalmAlloy®)有更大的粒子大小显示在表1中列出的PSD。的铬镍铁合金®提供了一个低Hausner比率ScalmAlloy相比®这可能表明,粒子的形状包装的关键参数是动态的。yabo214
Hausner比率计算使用GranuPack同意接口从原位测量获得的波动。这表明粉包装行为的执行一个重要的角色在覆盖性重新油漆的整个过程。
粉的分类与包装的行为使他们关于粉末床同质性预测性能。
结论
- 确保建立部分是强大的,均匀粉末床密度是至关重要的。
- 研究粉末可以分类与包装动力学。
- 同质性的增加打印机内的层和低界面波动时观察到使用粉末Hausner比率较低。
确认
GranuTools谢谢Sirris (Olivier Rigo)执行所有的3 d打印实验和提供粉末。
附录1:数据与GranuPack解释
动态参数n与阀门的数量需要达到一个一半的压实曲线。这个参数较低时压实效率更高(对应于实验数据)。
理论模型描述了压实曲线来获得参数利用τ。压实是快当这个参数较低(与建模数据)。
引用和进一步阅读
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