How to Prepare SLS Parts for Thermal Analysis Measurements: LFA

Mengapa sifat termofisik perlu dinilai dalam berbagai arah

Banyak peneliti telah menunjukkan bahwa orientasi pembuatan sampel dalam volume pembuatan memiliki efek pada sifat mekanik komponen Selective Laser SinteringSintering adalah proses produksi untuk membentuk bodi yang kuat secara mekanis dari serbuk keramik atau logam. Sintering (SLS). Orientasi pembuatan mengacu pada posisi komponen dalam kaitannya dengan bidang aplikasi serbuk (xy) dan pergerakan platform pembuatan (z), Gambar 1.

Dalam istilah yang sangat umum, dapat dikatakan bahwa bagian yang arah pengujiannya sejajar dengan bidang xy pada benda uji (seperti yang terlihat pada Gambar 1) lebih kuat daripada bagian yang arah pengujiannya tegak lurus dengan bidang xy pada benda uji (atau sejajar dengan bidang zy).

Karena sifat mekanik yang terarah ini, berbagai sifat lainnya juga paling baik dinilai dalam arah yang berbeda; terutama ketika bahan pengisi tambahan digunakan untuk lebih meningkatkan sifat tersebut. Salah satu properti tersebut adalah konduktivitas termal (k). Untuk komponen SLS dengan laju perpindahan panas yang meningkat untuk manajemen termal, ini juga harus ditentukan sebagai fungsi dari orientasi yang berbeda menggunakan Laser Flash Analysis (LFA).

Menambahkan pengisi ke bubuk SLS

Seperti halnya pada pemrosesan polimer pada umumnya, penambahan bahan pengisi merupakan suatu pilihan. Namun, ada satu perbedaan besar. Ukuran pengisi harus sangat small - pada skala yang sama dengan serbuk - untuk memungkinkan lapisan yang seragam selama pelapisan. Dalam kasus serbuk PA12, panjangnya sekitar 60 µm.

Untuk serat sebagai pengisi, saat ini ada dua opsi yang tersedia. Salah satunya adalah bubuk yang memiliki serat yang sudah dimasukkan ke dalam partikel dan yang lainnya adalah pencampuran kering serat dan bubuk. Yang pertama membutuhkan atau menghasilkan serat yang lebih pendek dari 60 µm, tetapi orientasinya acak di dalam lapisan serbuk. Pencampuran kering, bagaimanapun, menghasilkan orientasi serat yang lebih disukai ke arah aplikasi bubuk (biasanya dilambangkan sebagai arah-x). Hal ini juga dapat diamati untuk bahan pengisi lainnya: misalnya, serpihan dibandingkan dengan bola (lihat Gambar 2 di bawah).

Apabila serpihan sebagian besar diorientasikan pada bidang xy, bola sebagai pengisi isotropik didistribusikan secara merata di dalam lapisan. Oleh karena itu, perhatian khusus harus diberikan selama persiapan sampel untuk dapat mendeteksi efek apa pun yang merupakan hasil dari orientasi selama pelapisan bubuk.

Cara menyiapkan komponen SLS untuk Analisis Laser Flash

Metode laser atau kilatan cahaya digunakan untuk mengukur Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal dari berbagai bahan yang berbeda. Permukaan depan sampel paralel bidang dipanaskan oleh pulsa cahaya dan kenaikan suhu yang dihasilkan pada permukaan belakang sampel direkam sebagai fungsi waktu. Semakin tinggi Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal, semakin cepat kenaikan suhu mencapai permukaan belakang.

Di NETZSCH Analyzing & Testing, sampel dipotong pada mesin penggilingan menggunakan pemotong penggilingan samping dari spesimen tulang anjing dalam tiga arah yang berbeda untuk memungkinkan analisis operasi pelapisan pada orientasi pengisi, Gambar 1. Jika pendingin medium digunakan selama pemotongan, sampel harus dibersihkan.

Sampel pada arah-z dapat diukur seperti pada tempat sampel standar, sedangkan sampel pada arah-x dan y harus dipotong dalam potongan yang lebih kecil, diputar dan diukur dalam pengaturan baru pada tempat sampel laminasi, Gambar 3.

Untuk memastikan bahwa semua strip planar dan tidak ada celah, gerinda dihilangkan di sekitar tepi sampel dengan kertas pasir. Karena sampel dalam arah x dan y terdiri atas strip individual, tempat sampel laminasi didesain untuk mengunci strip pada posisinya, Gambar 4.

Tempat sampel khusus ini memungkinkan pengukuran satu sampel tertentu dalam setidaknya dua arah yang berbeda. Sebagai contoh, seseorang dapat mengukur sampel pada arah-z, kemudian memotongnya menjadi potongan-potongan dan mengukurnya pada arah yang lain. Namun, alasan yang lebih umum adalah bahwa sampel hanya dapat disiapkan dalam dimensi tertentu, yang sering terjadi pada sampel tulang anjing atau bagian lain yang lebih tipis seperti pelat. Dalam kasus ini, tempat sampel laminasi adalah satu-satunya pilihan.

Dengan demikian, arah x menunjukkan pengukuran ke arah operasi pelapisan dari kiri ke kanan atau sebaliknya; y berada pada bidang xy yang sama, tetapi dalam arah tegak lurus dengan lapisan dari depan ke belakang dan sebaliknya; z adalah arah ketebalan lapisan.

Oleh karena itu, dimensi sampel dalam arah x dan y adalah 12,6 × 12,6 × 2 ^mm3 dan dalam arah z 12,6 × 12,6 × 4 ^mm3 (hanya sampel PA12 yang rapi yang memiliki Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal yang rendah dan dengan demikian, durasi pengukuran yang terlalu lama dengan ketebalan 4 mm, sehingga sampel digerus hingga ketebalan 2,4 mm).

Langkah persiapan berikutnya diperlukan untuk semua sampel yang tekstur permukaan atau tingkat transparansinya dapat berpengaruh pada pantulan sinar laser.

Permukaan sampel SLS memiliki tekstur yang kasar dibandingkan dengan komponen cetakan injeksi karena bahan baku bubuk dan prosesnya. Karena Laser Flash Analysis adalah metode optik yang perlu menghilangkan pantulan, sampel dilapisi dengan lapisan tipis grafit, yang memiliki daya serap tinggi untuk pulsa energi LFA. Baca lebih lanjut tentang cara ideal untuk melapisi sampel di AN0066.

Sampel yang disiapkan dengan cara ini, kemudian dapat dimasukkan ke dalam tempat sampel ke dalam perangkat LFA dan diuji. Prosedur dan hasil pengukuran dijelaskan dalam artikel ini!