增材制造用金属粉末特性的表征，有哪些先进的评判标准？(2)

时间：2022-12-21 10:38 来源：南极熊作者：admin 阅读：次

振实密度分析

由于测量简单快速，振实密度是一种非常流行的金属粉末表征测量方法。粉末样品在水龙头下堆积的能力暗示了它的粉末粘性，这可能与其流动性有关。因此，可以很容易地对粉末进行分类以进行质量控制和工艺优化。表观密度和振实密度测量方法已得到很好的标准化（国标见GB/T 1479，外标见ISO 3953 或 ASTM B527）。然而，虽然广泛使用，但这些流程是基于旧的仪器设置和程序，导致缺乏准确性和可重复性。此外，粉末回收和表面状态（即氧化层）的改性会导致粉末特性发生小的变化，这些方法无法追踪。因此，需要更准确和可重复的表征方法来开发和改进粉末原料的生产、储存和加工方案。

考虑到这一点，Granutools 根据最近的基础研究结果 [4、5、6、7] 开发了一种改进的振实密度测量装置GranuPack（图 7）。

△图 7 GranuPack 全自动测量表观振实密度、所谓的豪斯纳比、卡尔指数和高分辨率的完整堆积曲线。它有两种型号：经典款（用于在室温下进行测量）和高温款（用于在室温和 200°C 之间进行测量）

专门设计的初始化协议可确保对操作员的依赖性较低，而自动粉末体积测量可在每次轻敲后准确评估堆积密度。图 8 显示了当前 ASTM B527 标准与 GranuPack 方法的比较结果。GranuPack 方法的重现性得到改善，从三个独立测量中获得的较小误差条清楚地证明了这一点。

△图 8 使用 GranuPack Classic 和标准化 ASTM B527 程序对两种金属增材制造粉末测量的 Hausner 比率。误差条是围绕三个独立测试计算的平均值的标准偏差

同样，Granutools 的目标是通过改进的初始化协议消除对人工测试的依赖性，并使用了电感式传感器而不是 ASTM B527标准中通过目测读数来测量粉末高度，从而大幅提高测量的可重复性。

除了这些改进之外，Granutools 仪器还提供了许多远胜传统测量仪器的新功能。例如，GranuPack 用户可以测量出所谓的增材制造粉末的 Hausner 比率和 Carr 指数，还可以获得完整的堆积曲线，从而使他们能够研究粉末堆积的动态行为。这些信息对于预测重涂期间的层密度和均匀性至关重要。因此，GranuPack 提供了标准化振实密度程序的现代更新版本。

粉末电荷分析仪

粉末在流动状态下会产生大量的静电荷，这种电荷的出现是由摩擦起电效应（triboelectriceffect）引起的—在两种固体的接触处发生电荷交换。当粉末在料仓、搅拌机、传送带等设备内流动时，在颗粒与设备的接触处以及颗粒之间的接触处都会发生摩擦起电效应。因此，粉末的特性以及用于开发设备的材料的性质被认为是至关重要的参数。

Granutools最新开发的GranuCharge仪器能够准确地自动测量粉末在与所选材料接触时产生的静电荷数量。粉末样品在振动的V型管内流动后，落在法拉第杯中，并与测电器相连。粉末在V型管内流动时获得的电荷由电子测量仪测量。一个振动或旋转的装置被用来连续地给V型管送电，以获得可重复的结果。

△GranuCharge仪器

该设备主要具有以下优点：

测量快速、简单、易于解释
能够确定粉末的初始装填量和流动后的装填量
重复性高（误差约4%），精度高（精度约0.5nC）
配有直观的软件，通过时间确定电荷量。此外，该软件可以进行结果比较，对于后处理，所有数据都是自动收集和储存的
为了安全需要，提供了一个封闭的系统
数据可以很容易地传输，报告可以自动生成
有可能控制环境条件，如湿度、温度、选定的气体等
部件可以很容易地被清洗
GranuCharge可以处理不同尺寸的粉末
通过记录标准操作程序提高测量的可重复性
由于其简单的设计，GranuCharge增加了正常运行时间。它是由模块组成的，每个模块可以互换，以消除大量的判定工作
仪器管道的表面可以更换，可以选择最佳的管道材料组合防止颗粒的聚集和粉体在管道表面的粘，以检查每一种应用的材料的所有潜在影响。提供了加强气动真空输送过程的可能性。
提供了关于粉末表面特性的信息，因此，在增材制造中优化回收过程成为可能。
独立的软件许可；一台计算机运行测量，而另一台计算机分析数据以进行时间优化

△Granucharge的粉末电荷测量原理

结论

尽管市面上存在许多用于表征增材制造粉末的标准程序，但显然需要为增材制造最终用户设置更适用、更易于解释结果的标准化测试，无论是用于质量控制、研发还是生产。现有程序有几个缺点，例如由于测量条件（湿度、温度）、操作员依赖性以及与实际过程参数缺乏相关性而导致的结果可变性。

一些现行标准甚至无法正确区分实际增材制造粉末。考虑到这一点，Granutools 提出改进的测试方法和创新的仪器来解决上述问题。凭借其在粉末和颗粒材料领域的深厚专业知识，Granutools 致力于实现更清晰、更好的增材制造粉末标准化。

Granutools在增材制造行业的需求和应用方面为市场带来领先的仪器和创新解决方案。本文介绍的工作流程（GranuFlow、GranuDrum 和 GranuPack）允许最终用户通过改进的测试程序（漏斗流量法、振实密度、铺展性）表征增材制造粉末，并提供与真实增材制造工艺相关的真实参数。

感兴趣的用户可以访问Granutools的官方网站：https://www.granutools.com/en/

(责任编辑：admin)

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