表面可以在所有制造过程有一定的局限性。这种限制可以部分由交叉鳞片。因此,必须得到一个更好的理解这些交叉尺度选择在加法制造过程变量(AM)和设计工具,它能增强表面纹理。
在这个案例研究中,量化地形表面产生的详细研究了聚合物的过程。跨尺度的地形变化的本质。多尺度分析的面积和长度,及其衍生品规模,用于建立交叉鳞片。这种分析使用方法,开发建设持续近似解,已验证对于大型和小型的个体变量的值。
制造表面会显得光滑在足够大的尺度上,但在充分细尺度显得粗糙。磨交叉(SRC)是指这种变化发生的规模。在某些方面,表面产生的是其他类型的制造表面完全相同。更精细的地形组件可以依靠精细的工具材料相互作用,和更大的地形部分可以容易流程变量。
粗糙度可以表现出大范围特性与高度的规律性,这依赖于层的厚度。有某些特性有明显的不规则细尺度,和这些特性可能取决于材料沉积技术(流动和固化)。
方法
在这种分析10毫米的立方体,一个边缘斜45°角的位置(图1)是使用一个维度SST 1200 es熔融沉积快速成型机器;250年和330年µm-thick层。接下来,使用热塑性挤出半流质的ABS,一层一层地方式生产的组件。个别层的外部边界是沉积,内部随后被填满。
图1所示。宏观图的部分(10毫米的立方体角度的斜面由330µm层)。
熔融沉积快速成型或熔融沉积成型(FDM)是一个过程,通常是用于原型,建模和生产应用程序。在这个例子中,原型组件使用热塑性塑料挤出生产,原料塑料融化,形成一个连续的概要文件。
一个明显LEXT OLS4000激光扫描共焦显微镜,配备100 x镜头是用来进行表面测量角度的斜面上,顶部边缘。扩展区域是由结合独立测量。121 x 121µm是个别地区的大小测量包含1024 x 1024海拔227海里的初始采样间隔。在最初的缝合操作,改变了最初的采样间隔。
许多不寻常的峰值或高度可能会发生在层之间的狭窄的领域,他们可以使用一个斜率滤波器在山里7软件。这种技术去除可能高度测量不改变其他的测量。周围的平均高度被用来替代峰值的高度被移除,导致一些平滑的测量峰值被取代。尽管平滑的测量,这种方法使得测量有用通过移除不切实际的工件,这将大大增加相对区域和长度。
为了防止大的缺陷被认为是表面测量区域。山上7软件是用于执行这个过程,并把测量图片(图2)。使用Sfrax分形分析软件的多尺度分析的相对表面积和相对长度分别进行表面部分垂直于层沉积和概要文件。包含了三层沉积的横截面选择区域(图2)。
图2。呈现的表面测量从一边(上图)和角度的斜(下图)与254年µm层。
使用线段长度尺度分析持续花砖运动在不同的尺度上建立配置文件长度的函数。规模、所代表的线段的长度,在每个瓷砖锻炼保持不变。在每个规模,建立了相对长度的比例量化资料长度直线或名义长度。
这是紧随其后的是测量的相对长度在一系列从这个概要文件的长度尺度采样间隔。多尺度分析的相关领域进行了特定的波峰上有一个凸出的层。面积比例评估类似于长度尺度分析。相反的相对长度、相对区域建立线段,利用三角形瓷砖面积测量[z = z (x, y)]和不配置文件(z = z (x))。
多尺度进行差异化测试相关领域以及他们的复杂性尺度的首选地区,他们被测量的部分测量(192 x 192µm)的最大区域的层沉积(图2)。
形式是使用二阶滤波器消除在山里7软件。这些区域被分成四个不同部分(2 x 2) Sfrax分形分析软件,促进统计对比表面。均方比率(MSR),由一群野生,比较对键值建立的自信程度区分根据它们的相对表面区域在各个尺度。msr的绘制与规模。
结果
图2显示了选择的表面部分的效果图确定从角度的斜面和立方体的254µm-thick层。可以看出高度替代抚平地形出现在山谷地区层间飙升后过滤。表1显示了四个标准参数的值的表面。
表1。ISO 25178的身高和混合参数(ISO 2012)
| 参数→ |
身高(µm) |
混合动力 |
| 表面↓ |
Sa |
圣 |
平方 |
Sp |
Sdq |
特别提款权% |
| 254方 |
18.3 |
66年 |
20.9 |
25.9 |
0.83 |
21.9 |
| 330方 |
24.3 |
139年 |
28.2 |
39.3 |
4.29 |
51.2 |
| 254的角度 |
37.1 |
159年 |
43.5 |
49.7 |
2.22 |
58.4 |
| 330的角度 |
40.1 |
197年 |
48.2 |
56.9 |
2.28 |
48.4 |
图3显示了情节的相对长度对规模配置文件在纵向方向上从角度的斜面和曲面(图2)。多尺度分析的相对长度可以定义三个不同地区的规模。频繁的相对长度不同,继续在大尺度上彼此接近,350µm以上和250µm,分别的角度和方面。有一个更大的尺度和规模之间的过渡区30µm两表面,相对长度可能增加不规则的地方。在不到30µm尺度,相对长度不断增加,尽管低利率对于减少规模,直到达到300到400纳米的采样间隔。
图3。相对长度与尺度和角度的坡口表面有254µm层。
图4显示了两个跨界车的细节之间的相对长度三个方面。相对长度略增加最大的尺度,又返回值接近1。这发生两次明确增加在所有的细尺度较大的值。之前明确在细尺度增加,最好的规模相对长度达到一个可以标记为SRC。图5显示了绘制SRC值。在中间尺度,不规则的相对长度似乎准周期性的,在一系列的波。
图4。规模较大的相对长度与尺度的细节方面和角度的坡口表面有254µm层。
SRC似乎改变层厚度的线性增加(图5)。SRC和层厚度是强烈相关。斜率是大约0.9,回归系数(R²)超过0.99,拦截是src的平均值的10%以下。
高度参数给定的表1中还将增加单调如果绘制如图5所示。这些类似的趋势与SRC符合这些原则高度参数敏感的一些大尺度的测量。混合参数也最好的尺度,高度敏感,不表现出类似的增加而改变层厚度。
图5。磨跨界车、厚度和层厚度和修改。
比较之间的长度尺度的复杂性是由斜面和方的所有尺度µm 330和254µm层,分别为(图6)。在这两种情况下,角度的表面可能会表现出比双方更复杂。可以看到明显减少复杂性在所有情况下的细鳞片。然而,没有可靠的证据倾向一般的复杂性在最好的尺度。
图6。长度尺度的复杂性和规模为254年µm层(上图)和330年µm层(下图)。
图7显示了呈现的表面利用从波峰面积比例分析增大层凸起。图8显示了相对区域,区域多尺度分析的结果从选中的峰值区域,对区域尺度。
在这个分析中,最大的线性比例大约是30µm,这远远低于SRC相对长度。此外,线性范围是50%的平方根三角区域规模。删除表单,相对领域的趋势在所有表面的最大尺度。在这些地区,删除表单,src大约5µm或100µm²。之间没有关系是看到大规模的流程和相关领域。
图7。提取的区域与形式从254µm波峰,侧(左)和角度的斜(右)。
图8。相关领域与规模从所选的所有表面的波峰。
图9。面积比例复杂性显示与所选地区的规模。所有的表面都有最大0.4和20之间的复杂性µm²。
图9显示了选中的区域的面积比例的复杂性与规模。图10显示了多尺度变异测试的结果使用野生个体尺度的复杂性。MSR策划反对规模,表明99.9%的关键MSR。在这两个比较,区分可靠强大的能力的尺度以下20µm²,但是在10个最µm²,然后在细尺度减小。MSR表示的值(图10),能够区分的侧表面是高于角度坡口表面。
图10。多尺度的歧视面积比例的复杂性和规模从选定的波峰(上图)和凸凹变化(下图)254年和330年µm层。
结论
地形特征在不同尺度的不同方面可通过多尺度分析发现粗糙度的沉积相结合的部分。从这个案例研究的主要结论总结如下:
- 利用面积比例和长度尺度花砖、多尺度分析能够区分地区规模与性质明显不同。
- 显示了高度的规律性的相对长度尺度相似层厚度和更高。这段时间依赖于表面方向和层厚度。
- 层厚度似乎直接与规模相关的SRC长度尺度。
- SRC确定的测量角度的斜地区近端层厚度乘以sin (45°。
- 在层凸起的波峰,面积比例复杂性大大不同部件之间的尺度小于大约20µm²。
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