Anizotropik Dolgu Maddelerinin Termal Genleşme Üzerindeki Etkisi Neden Sürece Bağlıdır?

Katmanlı Üretimde anizotropik dolgu maddeleri nasıl hizalanır?

Selective Lazer SinterlemeSinterleme, seramik veya metalik bir tozdan mekanik olarak güçlü bir gövde oluşturmak için kullanılan bir üretim sürecidir. Sinterleme (SLS) Katmanlı Üretim sürecinde, eriyiğin değil tozun akış işlemleri gerçekleşir. Kaplama işlemi sırasında tozun bu akışı, anizotropik dolgu maddelerini genellikle x yönü olarak gösterilen toz akış yönü ile hizalar. Lifler söz konusu olduğunda, bu, liflerin çoğunun x yönünde hizalandığı, bazılarının y yönünde hizalanabileceği ve çok azının z yönünde yönlendirilebileceği anlamına gelir. Pullar söz konusu olduğunda, xy düzleminde eşit olarak dağılırlar ve sadece birkaçı kalınlık yönünde, z yönünde yönlendirilebilir. Bu etki, örneğin enjeksiyon kalıplamadan farklıdır ve optik görüntüleme veya termal genleşme katsayısı (Doğrusal Termal Genleşme Katsayısı (CLTE/CTE)Doğrusal termal genleşme katsayısı (CLTE), sıcaklığın bir fonksiyonu olarak bir malzemenin uzunluk değişimini tanımlar.CTE) veya (α) gibi dolaylı ölçümler kullanılarak incelenebilir ve doğrulanabilir.

Bakır küre ve pulların lif yöneliminin termal analiz ile belirlenmesi

Analiz için Erlangen-Nürnberg Üniversitesi Plastik Teknolojisi Enstitüsü'nde (LKT) yapılan bir çalışmadan [1] alınan numuneler kullanılmıştır.

Researc, malzemenin termal iletkenliğini artırmaya uygunluklarını incelemek için izotropik bakır küreler ve anizotropik pullarla farklı içeriklerde (% 5 ve 10 hacim bakır küreler ve % 5 hacim bakır pullar) farklı PA12 tozu karışımları üretti. NETZSCH Analyzing & Testing'de tüm numuneler NETZSCH TMA 402 F1 Hyperion^® kullanılarak analiz edilmiştir. Termal genleşme katsayısının (Doğrusal Termal Genleşme Katsayısı (CLTE/CTE)Doğrusal termal genleşme katsayısı (CLTE), sıcaklığın bir fonksiyonu olarak bir malzemenin uzunluk değişimini tanımlar.CTE) belirlenmesi için numuneler köpek kemiği numunelerinden üç farklı yönde, Şekil 1, x- ve y-yönünde kesilmiştir: 10x5x4.5 ^mm3, z-yönü: 4.5x5x5 ^mm3.

Termal genleşme, 5 K/dak ısıtma hızı kullanılarak -20 ila 170 ºC aralığında ölçülmüştür. Tüm ölçüm koşulları aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:

Tablo 1: Ölçüm koşulları

Örnek tutucu	_SiO2'den yapılmış genişleme
Örnek yük	50 mN
Atmosfer	O
Gaz akış hızı	50 ml/dak
Sıcaklık aralığı	-5 K/dak ısıtma hızında 20...170°C

Dolgusuz ve dolgulu PA12 tozunun karşılaştırılması

Şekil 2, dolgusuz PA12 ve izotropik dolgulu karışım için sonuçları göstermektedir.

Şekil 2: Saf PA12 numunesinin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ölçülen uzunluk değişimi ile 3 farklı yönde %5 hacimli Cu küreleri içeren numunenin karşılaştırılması

Isıl genleşmenin smalldolgulu sistemde dolgusuz sisteme göre daha fazla olduğu görülebilir; buna rağmen %5 hacim içeriği oldukça yüksektir small.

Farklı yönleri karşılaştırdığımızda, kalınlık yönündeki termal genleşmenin her iki malzeme için de daha düşük olduğunu görüyoruz. Ancak, bakır dolgulu numune için fark daha da büyüktür. Bu, katmanlar arasındaki yapışmaya kıyasla bir katman içindeki (xy düzleminde) farklı katılaşma ve parçacık yapışması ile açıklanabilir. Bu tipik olarak mekanik özelliklerdeki değişikliklerle gözlemlenir, ancak Lanzl ve diğerleri [1] tarafından gözeneklilikte bir değişiklik olarak da gözlemlenmiştir. Researcbakır dolgulu kompozitlerde gözenekliliğin daha yüksek olduğunu tespit ettiğinden, z ve xy yönü arasındaki daha büyük farkı da açıklamaktadır. Aynı etki izotropik dolgu maddesi olarak cam boncuklarla da gözlemlenmiştir.

Cu kürelerin farklı hacim içeriklerinin karşılaştırılması

Cu kürelerin farklı hacim içerikleri arasındaki karşılaştırma Şekil 3'te gösterilmiştir. Örnekler arasında önemli bir değişiklik gözlenmemiştir.

Şekil 3: 3 farklı yönde %5 ve %10 Cu kürecikli iki numunenin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ölçülen uzunluk değişimi

Farklı bakır şekillerinin karşılaştırılması

Aynı hacimde %5 dolgu malzemesi içeriğinde farklı bakır şekillerinin karşılaştırması Şekil 4'te gösterilmiştir.

Şekil 4: 3 farklı yönde sırasıyla %5 vol Cu küre ve pul içeren numunelerin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ölçülen uzunluk değişimi

Aynı hacim içeriğinde, yönlülük oldukça belirgin hale gelir. Cu küreleri izotropik davranış gösterir. Buna karşılık, pullar Doğrusal Termal Genleşme Katsayısı (CLTE/CTE)Doğrusal termal genleşme katsayısı (CLTE), sıcaklığın bir fonksiyonu olarak bir malzemenin uzunluk değişimini tanımlar.CTE'yi x ve y yönünde düşürür ve z yönünde artırır. Bunun nedeni dolgu maddelerinin hizalanmasıdır. Kaplama işlemi sırasında, pullar xy düzleminde hizalanır, böylece bu yönlerde en belirgin etkiye sahip olurlar. Bununla birlikte, komşu katmanlara geçmezler veya termal genleşmeye büyük bir katkı sağlamak için z yönünde yeterince önemli bir hizalama göstermezler. Kalınlık yönündeki Doğrusal Termal Genleşme Katsayısı (CLTE/CTE)Doğrusal termal genleşme katsayısı (CLTE), sıcaklığın bir fonksiyonu olarak bir malzemenin uzunluk değişimini tanımlar.CTE değeri neredeyse matris malzemesi PA12'ninki kadardır. Daha önce açıklandığı gibi, bu davranış işlemenin ve buna bağlı olarak dolgu maddelerinin hizalanmasının doğrudan bir sonucudur.

Termal hacim genleşme katsayısı ile daha iyi karşılaştırma

İki malzemeyi karşılaştırmak için termal hacim genleşme katsayısının dikkate alınması gerekir. Her iki numune de %5 voltluk aynı bakır içeriğine sahip olduğundan, hacim Doğrusal Termal Genleşme Katsayısı (CLTE/CTE)Doğrusal termal genleşme katsayısı (CLTE), sıcaklığın bir fonksiyonu olarak bir malzemenin uzunluk değişimini tanımlar.CTE'si yaklaşık olarak aynı olmalıdır.

İzotropik malzemeler için hacim CTE, _αv = 3 _αl veya _αv = 3 _αx olarak hesaplanır

Anizotropik malzemeler için _αv, _αv = (_αx + _αy + _αz) ile verilir

Burada ölçülen veriler kullanılarak, Cu küreli kompozitin _αv değerinin 482,^0×10-6 1/K ve Cu pullu kompozitin _αv değerinin 464,^2×10-6 1/K olması, genel dolgu içeriğinin en büyük etkiye sahip olduğunu, ancak farklı yönlerdeki termal genleşme dağılımının dolgu şeklinden güçlü bir şekilde etkilendiğini göstermektedir.

LFA ile anizotropik malzeme davranışını tespit etme

Anizotropik malzeme davranışını tespit etmek ve termal yönetim uygulamaları için etkinliklerini anlamak için yararlı olan bir başka termal analiz yöntemi, termal difüziviteyi ölçmek için Lazer Flaş Analizidir (LFA). Makalelerde, dolgu maddesi olarak bakır küreler ve pullar içeren PA12 parçalarında hangi değişikliklerin tespit edildiğini ve termal iletkenliği hesaplamak için Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite, özgül ısı kapasitesi ve CTE'nin nasıl kullanıldığını okuyun.

Polimer Teknolojisi Enstitüsü (LKT) Hakkında

arcPolimer Teknolojisi Enstitüsü, Erlangen-Nürnberg Friedrich-Alexander Üniversitesi'ne bağlı akademik bir enstitüdür.arcKatmanlı Üretim alanında liderlerden biridir; özellikle SLS.arcDiğer ana araştırma alanları arasında Hafif Tasarım ve FRP, Malzemeler ve İşleme, Birleştirme Teknolojisi ve Triboloji yer almaktadır. Bu araştırmaarch odaklarına ek olarak, enstitü ayrıca Dolgu Malzemesi Bileşimi, İşleme ve Uygulamaların Simülasyonu, Radyasyon Çapraz Bağlı Termoplastikler, Nazik İşleme ve çok daha fazlası gibi disiplinler arası konular üzerinde de çalışmaktadır.

Ayrıca: https://ta-NETZSCH.com/how-does-select ive-laser-SinterlemeSinterleme, seramik veya metalik bir tozdan mekanik olarak güçlü bir gövde oluşturmak için kullanılan bir üretim sürecidir. sinterleme-sls-work

Kaynaklar

[1] Lanzl, L., Wudy, K., Greiner, S., Drummer D., SelectBakır Dolgulu Poliamid 12'nin Lazerle Sinterlenmesi: Toz Özelliklerinin ve Proses Davranışının Karakterizasyonu, Polymer Composites, pp. 1801-1809, 2019: SelectBakır dolgulu poliamid 12'nin lazerle sinterlenmesi: Toz özelliklerinin ve proses davranışının karakterizasyonu - Lanzl - 2019 - Polymer Composites - Wiley Online Libra^® ry