粒子的大小和形状分析添加剂制造

加法制造(AM)过程采用精确制造的极其复杂的组件。

图片来源:Bettersize仪器有限公司

过程也可定制,与传统生产工艺相比,生产的组件的去除多余的材料(自顶向下方法,如车削、铣、磨)、加法制造了所谓的自底向上的方法。

因此,构建三维工件,分层技术。这可以以多种方式来实现,如挤压和沉积的激烈的聚合物,选择性融化或烧结粉使用激光或电子束,或光敏聚合物的选择性治疗。

不管选择的方法,加法制造可以用来实现几乎不可能结构不能用传统的材料去除过程。是过程的另一个明显的优势在于数字设计和完成了工件之间短制造链。¹

制造一个特定的工件所需的信息导入到机器为数字文件。这意味着相同的组件可以在不同地点生产没有任何问题,即使有严格的规范,因为只有工件上的数字信息,生产机器和原材料是必要的。

这个擦除整个供应链的需要,例如,初步阶段或完成的工件,提高时间效率和结果更具成本效益的生产。最终产品性能的工件由加法制造的手段从根本上受到起始物料及其粉属性。²

主要特征是粒度分布,³粒子的形状,^3、4化学成分、^{5 - 6}流动性,⁷粉层密度(骑士)^8、9和内部孔隙度。³

然而,缺乏量化或指定和公认参数描述粉属性用于加法制造,⁴或者他们在锁钥粉制造商竞争的原因。²

因此,原材料质量进行有效的监控是加法制造的关键保证一致的产品属性。

另一个有趣的相关性粉特性的影响最后的属性创建的工件,例如,通过激光融化加快——激光熔化/ SLM -选择性激光熔化)出现的问题是否粉末送入过程但不是融化后生产必须处理或再利用。¹⁰

自激光熔化生产的组件的产量不断增加,¹¹和大多数的粉使用95 - 97 (%)¹²不融化,这个问题应该从经济和生态两个方面加以解决。

加快的过程中,创建所谓的飞溅颗粒,沉积的粉床和加快机器的生产区域,从而积聚在回收粉。欧洲杯猜球平台¹³

它还建立更高的能量密度的激光辐射工作产生飞溅的增加粒子的形成。^14、15

而进一步调查飞溅颗粒的影响最终产品质量生产工件的需要进行,评估的粒度分布和颗粒形状的新鲜粉末飞溅颗粒相比是一个关键的方法。欧洲杯猜球平台¹⁰

以及传统的激光衍射方法(静态激光光散射)建立粒度分布、成像方法是必要的收购形状因素的粒子集体,尤其是单粒子。欧洲杯猜球平台

上下文、动态图像分析提供统计数据,因此非常适合代表的意思是颗粒形状参数的分析整个集体由于高速大量单个粒子的捕获。欧洲杯猜球平台

此外,单粒子收购促进统计的检测和评估未被充分代表的超大号的粒子或分数异构粉末样品的相对大小和/或形状。欧洲杯猜球平台

的Bettersizer S3 +(图1)是一个测量仪器与独特的能力来有效地分析粒度分布范围从纳米到毫米通过传统的激光衍射粒子形状的同步特性以及超大和集聚现象的动态图像分析。

图1所示。Bettersizer S3 +:激光衍射和动态图像分析的结合。图片来源:Bettersize仪器有限公司

Bettersizer S3 +:一个仪器,两个粉性能至关重要

图2显示Bettersizer S3的光学单元+:湿法测量细胞定位中心的主要平台,两个傅里叶透镜直接位于细胞的左翼和右翼(两个傅里叶透镜=双镜头技术)。

右边的测量细胞激光光源定位在一个角度(绿色离散长激光波长= 532海里),和CCD摄像系统(两个相机用不同的镜头:0.5 x 10 x)和反向散射探测器位于垂直于测量元件。

左边的测量元件,探测器探测系统提出和侧散射。

这种独特的设置有利于:

1. 非常小的粒子的精确测量(从10海里)利用双透镜方法(静态激光光散射,参见2.1节)。欧洲杯猜球平台
2. 最高的测量精度非常粗颗粒(3.5毫米)支持的可选0.5 x CCD相机(静态激光光散射结合动态图像分析)。欧洲杯猜球平台
3. 超大颗粒分析,颗粒形状确定和凝聚的检查与0.5 x和/或10 x CCD相机(动态图像分析)。

激光衍射/静态激光光散射与创新的双透镜技术(DLOI系统)

图2显示的原理图Bettersizer S3 +:这个激光的特性设置DLOI系统(=双镜头和倾斜入射系统)。激光的安排是倾向于测量试管使尽可能散射角范围的外侧前探测器。

图2。Bettersizer S3 +及双透镜系统的设置与DLOI年代(双镜头和倾斜入射系统)技术和CCD摄像机单元(0.5倍和10倍)。图片来源:Bettersize仪器有限公司

傅里叶透镜2生成一个精确的样品平行激光束,侵占。的散射光聚焦到探测器平面透镜1符合已知的傅里叶设置;因此,散射粒子的试管不一定必须放置在一个平面欧洲杯猜球平台上,明显优于传统的逆向傅里叶设置。¹⁶

反过来,镜头2促进聚焦,因此检测的反散射辐射,产生一个非常大的角范围(0.02 - 165°)优越的探测器分辨率比市场上其他系统。

特别是,反向散射的散射光高分辨率范围(> 90°)的精确检测是至关重要的极其微小的粒子(<约。欧洲杯猜球平台500海里)。¹⁶

特别宽角覆盖也有第二个的好处,短波长激光。因此,没有混合波长的散射光谱测量,这是有益的评价这些光谱是不允许使用常用的模型(弗劳恩霍夫和米氏)。

动态图像分析颗粒形状分析

样本的分布范围,Bettersizer S3的两个高速CCD摄像头+可以单独使用或结合综合粒子大小和形状分析完全基于动态图像分析。

适当的尺寸范围是:

• 30 - 3500为0.5 xμm相机
• 2 - 50μm 10 x相机

每分钟几千到100000粒子可以记录与相机,但这是取决于粒欧洲杯猜球平台子的大小和样品浓度。对于异常广泛分布,结合使用的摄像机是建议。

整个分析,每个奇异粒子捕获实时存储为一个图像,编号和统计评估。¹⁷

除了各种相应的直径(如面积、周长、最大和最小Feret),特殊形状参数包括长宽比、长度/宽度D,圆(圆),凸性,周边和更多的计算。¹⁸

的情况极其shape-anisotropic粒子,包括纤维或血小板,这是一个明显的优势在欧洲杯猜球平台传统的“纯”激光衍射,这使得整个评价假设球形粒子存在。

此外,聚集程度的系统可以被评估,和特殊的任务,比如超大的粒子可以进行分析。建立不同的等效直径也提供了可能与替代方法来确定大小,如筛选和验证他们的测量结果。

应用实例:新鲜的颗粒性质Alsi10mg粉与粉恢复后加快进程

两个不同AlSi10Mg样本评估他们的粒度分布和颗粒形状,以更好地说明的好处Bettersizer S3 +粉样品的质量评估对于加法制造使用一个与应用程序相关的例子。

示例AlSi10Mg新鲜粉由供应商。这是一个引入SLM制造机器。一旦生产步骤完成,样例AlSi10Mg飞溅颗粒中恢复了SLM机的制造区。欧洲杯猜球平台

两种粉末样品分别分散在乙醇和使用特征Bettersizer S3 +关于常规激光衍射粒度分布和颗粒形状的动态图像分析。

在这一过程中,粉末样本随后引入ethanol-filled Bettersizer S3的色散单元+超声分散和预防使用设备的内部测量前一分钟。

表1说明了基于卷的直径特征获得了使用激光衍射粒度分布。在图3中,叠加分布函数图形的形式显示直方图和累积曲线。

表1。特征直径基于卷的粒度分布的调查样本获得的激光衍射。来源:Bettersize仪器有限公司

图3。叠加基于卷的粒度分布的调查样本获得的激光衍射。图片来源:Bettersize仪器有限公司

显然,飞溅颗粒展示一个粗粒度分布相比,新鲜A欧洲杯猜球平台lSi10Mg样本,作为反映在激光衍射实验的测量结果。

同样,从跨度值(= (D90-D10) / D50),很明显,AlSi10Mg飞溅颗粒比AlSi10Mg新鲜有广泛分布。欧洲杯猜球平台

评估粒子形状,代表数量的奇异粒子记录来自样品的快速分析了Bettersizer S3 + CCD相机和根据ISO的形状参数,循环和长宽比。欧洲杯猜球平台

的典型值的分布函数形状参数表2中列出并投射到图4和图5。表3和4强调选择个人六大粒子的粒子参数确定使用10 x Bettersizer S3的相机+和展示他们的外表。欧洲杯猜球平台

表2。%特征值,根据粒子形状分布的调查样本获得的动态图像分析。来源:Bettersize仪器有限公司

图4。叠加的长宽比的数值分布函数的研究样本。图片来源:Bettersize仪器有限公司

图5。叠加循环的数值分布函数的研究样本。图片来源:Bettersize仪器有限公司

表3。选择6最大的粒子的单粒子参数样本AlSi10Mg新鲜10 x相机检测到的。欧洲杯猜球平台来源:Bettersize仪器有限公司

表4。选择6最大的粒子的单粒子参数样本AlSi10Mg飞溅颗粒检测到10倍的相机。欧洲杯猜球平台来源:Bettersize仪器有限公司

动态图像分析结果在两个样本,以及它们的相对之下,演示了一个相当大的比例,从而降低飞溅颗粒的平均扩张(样本AlSi10Mg飞溅颗粒)相比,未使用的粉末样品的颗粒AlSi10Mg新鲜。欧洲杯猜球平台

同样,飞溅颗粒表现出更强的意思是循环,从而以减少欧洲杯猜球平台形状各向异性(分别地。更高的球形)粒子相比之前应用过程。欧洲杯猜球平台

摘要和结论

在调查的基础上进行使用Bettersizer S3 +,样品分析的粒子大小和形状可以很容易地确定。

飞溅的发现粒子添加剂生产过程完成后恢复的特点是粗和更广泛的分布欧洲杯猜球平台式粒子大小和更高的球形与新鲜AlSi10Mg粒子符合观测的文学。¹⁰

这表明Bettersizer S3加上适合的原材料进行质量控制评估加法制造流程和更完整的理解提供了一个重要的贡献对最终产品性能的影响工件使用加法制造创建从研发的角度。欧洲杯足球竞彩

实际上,这是由于激光衍射的新颖组合和动态图像分析测量方法在一个单一的测量设备。这有助于快速、简单和有成本效益的分析粉末原料。欧洲杯足球竞彩

的完整回答是否合适重用恢复粉末添加剂制造或他们是否必须接受额外的制备步骤(净化、筛分、混合新鲜粉),仍需要进一步的调查。

然而,众所周知,合金成分的化学分析和评估使用回收粉产生的工件的质量是至关重要的。

引用:

1. j . a . Slotwinski e . j . Garboczi p·e·斯塔茨曼c·f·法拉利s s·沃森和m . a . Peltz„表征的金属粉末用于加法制造,”期刊的研究国家标准与技术研究所的Bd。119年,p . 460, 2014。
2. l . Haferkamp l . Haudenschild a . Spierings k·韦格纳,k .但美国Ziegelmeier和g . j . Leichtfried颗粒形状的影响,粉流动性,和粉层密度部分密度激光粉末床上融合,”金属,Bd。11日,Nr。3, p。418年,2021年。
3. w·j·萨麦斯f . a .列表,s . Pannala r . r . Dehoff和s s先生„冶金和加工科学的金属添加剂制造,“Int。板牙。欧洲杯线上买球牧师,Bd。61年,第315页,2016年。
4. w . l . j . h . Tan Wong和k . w . Dalgarno„概述粉末粒度测定法对原料和部分性能在选择性激光熔化过程中,“添加剂。Manuf Bd。18, 228页,2017年。
5. r . Engeli t·埃特尔小屋和k·韦格纳,„IN738LC粉不同批次的加工性能选择性激光熔化,”j .板牙。的过程。抛光工艺。Bd。229年,p . 484, 2016。
6. j . a . Slotwinski和e . j . Garboczi„计量需要金属添加剂制造粉末,”j .板牙。Bd。67年,p . 538, 2015。
7. a . b . Spierings m . Voegtlin t·鲍尔和k·韦格纳„粉fowability描述方法powder-bed-based金属添加剂制造,”食物。添加剂。Manuf Bd。1, p。9日,2016年。
8. t . m . Wischeropp c . Emmelmann m·布兰德和a .接线盒„实际包装粉层高度和密度测量在一个层在选择性激光熔化,“添加剂。Manuf Bd。28, 176页,2019年。
9. y Mahmoodkhani,阿里,s . Imani Shahabad, a . Rani Kasinathan r . Esmaeilizadeh a . Keshavarzkermani大肠Marzbanrad和e . Toyserkani„在有效粉层厚度的测量激光料层融合加法制造的金属,”食物。添加剂。Manuf Bd。4, p。109年,2019年。
10. m . Lutter-Gunther m .经纪人,t . Mayer, s . Lizak c·塞德尔和g·莱因哈特„飞溅形成在激光融化AlSi10Mg和影响粉质量、“Procedia CIRP, Bd。74年,33岁的p。2018。
11. t .话,„3 d印刷和加法制造的工业:全球年度进展报告”,话虽报告,2017。
12. b . a .损害„粉重用和基于其影响激光粉融合添加剂制造合金718年,“2016年SAE航空航天系统和技术会议,Warrendale, PA, 2016。
13. y y . Liu Yang s .麦王d和c .歌曲„调查飞溅行为在选择性激光熔化的硅铝合金316 l不锈钢粉末,“材料与设计、Bd。87年,p . 797, 2015。欧洲杯足球竞彩
14. f . d . Wang s . Wu傅,梅,y, y刘和c .歌曲„飞溅产生的机制和特征在SLM处理及其对性能的影响,“材料与设计,Bd。117年,p . 121, 2017。
15. m·塔Andani, r . Dehghani m . r . Karamooz-Ravari r . Mirzaeifar和j .倪„研究能量输入的影响创造飞溅颗粒在选择性激光熔化过程中,“添加剂。欧洲杯猜球平台Manuf Bd。20日,33岁的p。2018。
16. ISO 13320:2020-01,粒度分析-激光衍射方法,2020年。
17. ISO 13322 - 2:2006 - 11、粒度分析,图像分析方法——第2部分:动态图像分析方法,2006年。
18. ISO 9276 - 6:2008 - 09年,表示的粒度分析结果,第6部分:描述和定量表征颗粒形状和形态,2008。

这些信息已经采购,审核并改编自Bettersize仪器有限公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

在这个来源的更多信息,请访问Bettersize仪器有限公司