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借助FT4粉體流變儀優(yōu)化增材制造技術(shù)

來源：時(shí)間：2023-03-28 11:59:02 瀏覽：2886次

增材制造技術(shù)，也稱3D打印，是一種極具潛力的開創(chuàng)性高效制造技術(shù)。它所涉及到的“打印”過程往往比較復(fù)雜。逐層添加粉體形成緊密排列的粉堆，然后選擇性地?zé)Y(jié)成整體。控制粉體性能對(duì)于加工效率和終產(chǎn)品質(zhì)量非常關(guān)鍵。粉層形成時(shí)，粉體如何流動(dòng)和壓縮，是決定性能的重要影響因素。原料的差異可能導(dǎo)致堆積密度不一致、發(fā)生分層不均勻、抗拉強(qiáng)度低以及表面光潔度不達(dá)標(biāo)。

FT4粉體流變儀（下圖）作為通用粉體測(cè)試儀，全面檢測(cè)粉體材料的特性。這些信息與工藝經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，可提高加工效率同時(shí)有助于質(zhì)量控制。能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)流動(dòng)性以及整體性能，例如密度、可壓性和透氣性，并且集成了剪切盒和壁面摩擦測(cè)試。

FT4粉體流變儀

選用來自同一供應(yīng)商的三種不銹鋼樣品在FT4粉體流變儀上進(jìn)行測(cè)試并分析。三種材料均來自同一供應(yīng)商，其粒度分布幾乎相同，并且在休止角和漏斗流動(dòng)測(cè)試中反映出相近的流動(dòng)性。然而實(shí)際制造工藝中卻發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)迥異，金屬粉體A和B呈現(xiàn)可接受的特性，然而金屬粉體C經(jīng)常發(fā)生堵塞而導(dǎo)致終產(chǎn)品不合規(guī)。

金屬粉體C（上圖）的比流動(dòng)能明顯較大，說明具有較高的機(jī)械咬合程度和顆粒間摩擦作用。可見自身流動(dòng)阻力的增加是導(dǎo)致低應(yīng)力環(huán)境下堵塞和其它流動(dòng)相關(guān)問題的常見原因。

金屬粉體C（上圖）粉床產(chǎn)生較高的壓降，表明其透氣性比較低，不易釋放傾倒過程中包覆的空氣，使得沉積過程中粉體夾帶的空氣量增加，導(dǎo)致粉層不均勻，成品內(nèi)存在孔隙。

對(duì)于不同供應(yīng)商使用同一制造方法生產(chǎn)，以及同一供應(yīng)商使用不同制造方法生產(chǎn)的合金樣品，進(jìn)行類似的考察。

剪切盒測(cè)試（上圖）能夠區(qū)分出由于制造方法變化造成的差異。這表明許多變量所帶來的影響可能超出使用者的控制范圍，突出了原料定期且深入評(píng)估的必要性。然而，僅使用剪切試驗(yàn)，即使采用兩個(gè)不同供應(yīng)商的原料，仍然可能將相同制造工藝所生產(chǎn)的樣品歸為一類。

選用動(dòng)態(tài)測(cè)試（上圖）則可以區(qū)分三種樣品之間的明顯差異，識(shí)別兩個(gè)供應(yīng)商的樣品。方法1制備所得的樣品在低應(yīng)力的操作時(shí)，呈現(xiàn)自由流動(dòng)的行為。這種動(dòng)態(tài)表征下的差異更能看出不同變量對(duì)流動(dòng)性能的影響。

以上的結(jié)果都說明全面表征粉體的特性是十分必要的，尤其是依賴于粉層精準(zhǔn)沉積的增材制造工藝，需要選擇一種適合的表征手段，評(píng)價(jià)工藝適合且批次間穩(wěn)定的原料，才能確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

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