How to Prepare SLS Parts for Thermal Analysis Measurements: LFA

Защо термофизичните свойства трябва да се оценяват в различни направления

Много изследователи са доказали, че ориентацията на пробите в обема за изграждане оказва влияние върху механичните свойства на частите от селективно лазерно синтероване (SLS). Ориентацията на изграждане се отнася до позицията на частта по отношение на равнината на нанасяне на праха (xy) и движението на платформата за изграждане (z), Фигура 1.

Най-общо казано, може да се каже, че частите, при които посоката на изпитване на образеца е успоредна на равнината xy на конструкцията (както е показано на фигура 1), са по-здрави от частите, при които посоката на изпитване е перпендикулярна на равнината xy на конструкцията (или успоредна на равнината zy).

Поради тази насоченост на механичните свойства, различни други свойства също се оценяват най-добре в различни посоки; особено когато се използват допълнителни пълнители за допълнително подобряване на свойствата. Едно от тези свойства е топлопроводимостта (k). За SLS детайли с повишена скорост на топлопренасяне за топлинно управление тя също трябва да се определи като функция на различните посоки с помощта на лазерния анализ (LFA).

Добавяне на пълнители към SLS прах

Както и при типичната обработка на полимери, добавянето на пълнители е избор. Съществува обаче една голяма разлика. Размерът на пълнителя трябва да бъде много small - в същата скала като праховете - за да може да се получи равномерен слой по време на покриването. В случая с праховете PA12 това е дължина около 60 µm.

За влакната като пълнители в момента има два варианта. Единият е прах, в който влакната вече са включени в частиците, а другият е сухо смесване на влакна и прах. Първият изисква или дава дори по-къси влакна от 60 µm, но ориентацията им е случайна вътре в слоя прах. Сухото смесване обаче води до преференциална ориентация на влакната в посоката на нанасяне на праха (обикновено обозначавана като посока x). Това може да се наблюдава и при други пълнители: например люспи в сравнение със сфери (вж. фигура 2 по-долу).

Когато люспите са ориентирани предимно в равнината xy, сферите като изотропни пълнители са равномерно разпределени в слоя. Поради това при подготовката на образците трябва да се обърне специално внимание, за да може да се открият всякакви ефекти, които са резултат от ориентацията по време на праховото боядисване.

Как да подготвим SLS частите за анализ с лазерна светкавица

Лазерният метод или методът на светкавицата се използва за измерване на топлинната дифузия на различни материали. Предната повърхност на образец, разположен успоредно на равнината, се нагрява със светлинен импулс и полученото в резултат на това повишаване на температурата на задната страна на образеца се записва като функция на времето. Колкото по-висока е топлинната дифузия, толкова по-бързо се повишава температурата в задната част на образеца.

В NETZSCH Analyzing & Testing пробите бяха изрязани на фреза с помощта на странична фреза от образци от кучешка кост в три различни посоки, за да се даде възможност за анализ на операцията по нанасяне на покритието върху ориентацията на пълнителя, фигура 1. Ако по време на рязането се използва охлаждащ medium, образците трябва да се почистят.

Образците в посока z могат да бъдат измерени както в стандартния държач за образци, докато образците в посока x и y трябва да бъдат нарязани на по-малки ленти, завъртени и измерени по новата схема в държача за образци от ламинат, фигура 3.

За да се гарантира, че всички ленти са равнинни и няма пропуски, по ръбовете на пробите се отстраняват задирания с помощта на шкурка. Тъй като образците в посока x и y се състоят от отделни ленти, държачът за ламинатни образци е проектиран така, че да фиксира лентите на място (фигура 4).

Този конкретен държач за проби позволява измерване на една конкретна проба в поне две различни посоки. Например може да се измери пробата в посока z, след което да се нареже на ленти и да се измери в друга посока. По-често срещаната причина обаче е, че образците могат да бъдат подготвени само с определени размери, какъвто често е случаят с образци от кучешки кости или други по-тънки части, подобни на плочи. В тези случаи държачът за ламинатни проби е единствената възможност.

По този начин посоката x показва измерването по посока на операцията по нанасяне на покритието отляво надясно или обратно; y е в същата равнина xy, но в перпендикулярна на покритието посока отпред назад и обратно; z е посоката на дебелината на слоя.

Следователно размерите на образците в посока x и y са 12,6 × 12,6 × 2 ^mm3, а в посока z - 12,6 × 12,6 × 4 ^mm3 (само чистият образец PA12 има толкова ниска термична дифузия и следователно твърде голяма продължителност на измерването с дебелина 4 mm, че образецът е шлифован до дебелина 2,4 mm).

Следващите стъпки за подготовка са необходими за всички образци, чиято повърхностна структура или степен на прозрачност може да окаже влияние върху отразяването на лазерния лъч.

Повърхността на образците от SLS има груба текстура в сравнение с частите за леене под налягане, което се дължи на прахообразната суровина и процеса. Тъй като лазерният светкавичен анализ е оптичен метод, който трябва да елиминира отражението, образците се покриват със спрей с тънък слой графит, който има висока абсорбционна способност за енергийния импулс на LFA. Прочетете повече за идеалния начин за покриване на образците в AN0066.

Така подготвените проби могат да бъдат поставени в тези държачи за проби в устройството LFA и да бъдат тествани. Процедурата на измерване и резултатите са обяснени в тази статия!