Termal Analiz Ölçümleri için SLS Parçaları Nasıl Hazırlanır? LFA

Termofiziksel özellikler neden farklı yönlerde değerlendirilmelidir?

Birçok araştırmaarcyapı hacmindeki numunelerin yapı yöneliminin Selective Lazer SinterlemeSinterleme, seramik veya metalik bir tozdan mekanik olarak güçlü bir gövde oluşturmak için kullanılan bir üretim sürecidir. Sinterleme (SLS) parçalarının mekanik özellikleri üzerinde bir etkisi olduğunu göstermiştir. Yapı yönelimi, toz uygulama düzlemi (xy) ve yapı platformunun hareketi (z) açısından bir parçanın konumunu ifade eder, Şekil 1.

Çok genel bir ifadeyle, numunenin test yönünün yapının xy düzlemine paralel olduğu parçaların (Şekil 1'de görüldüğü gibi), test yönünün yapının xy düzlemine dik olduğu (veya zy düzlemine paralel olduğu) parçalardan daha güçlü olduğu söylenebilir.

Mekanik özelliklerin bu yönlülüğü nedeniyle, çeşitli diğer özellikler de farklı yönlerde en iyi şekilde değerlendirilir; özellikle özellikleri daha da geliştirmek için ek dolgu maddeleri kullanıldığında. Bu özelliklerden biri termal iletkenliktir (k). Termal yönetim için ısı aktarım hızları artırılmış SLS parçaları için, Lazer Flaş Analizi (LFA) kullanılarak farklı yönelimlerin bir fonksiyonu olarak da belirlenmelidir.

SLS tozuna dolgu maddeleri ekleme

Tipik polimer işlemede olduğu gibi, dolgu maddelerinin eklenmesi de bir seçimdir. Ancak, büyük bir fark vardır. Kaplama sırasında homojen bir katman elde etmek için dolgu boyutunun çok small - tozlarla aynı ölçekte - olması gerekir. PA12 tozları söz konusu olduğunda, bu yaklaşık 60 µm uzunluğunda olacaktır.

Dolgu maddesi olarak elyaflar için şu anda iki seçenek mevcuttur. Bunlardan biri, elyafların halihazırda partiküle dahil edilmiş olduğu toz, diğeri ise elyaf ve tozun kuru karıştırılmasıdır. İlki 60 µm'den daha kısa elyaflar gerektirir veya verir, ancak yönelim toz yatağı içinde rastgeledir. Ancak kuru karıştırma, elyafların toz uygulama yönünde (genellikle x yönü olarak gösterilir) tercihli bir şekilde yönlendirilmesiyle sonuçlanır. Bu durum diğer dolgu maddeleri için de gözlemlenebilir: örneğin, kürelere kıyasla pullar (bkz. aşağıdaki Şekil 2).

Pulların çoğunlukla xy düzleminde yönlendirildiği durumlarda, izotropik dolgu maddeleri olarak küreler katman içinde eşit olarak dağılır. Bu nedenle, toz kaplama sırasında oryantasyonun bir sonucu olan herhangi bir etkiyi tespit edebilmek için numunelerin hazırlanması sırasında özel dikkat gösterilmelidir.

Lazer Flaş Analizi için SLS parçaları nasıl hazırlanır?

Lazer veya ışık flaşı yöntemi, çeşitli farklı malzemelerin termal difüzivitesini ölçmek için kullanılır. Düzlem-paralel bir numunenin ön yüzeyi bir ışık darbesi ile ısıtılır ve numunenin arka yüzünde ortaya çıkan sıcaklık artışı zamanın bir fonksiyonu olarak kaydedilir. Termal difüzivite ne kadar yüksekse, sıcaklık artışı arka yüze o kadar hızlı ulaşır.

NETZSCH Analyzing & Testing'de numuneler, dolgu yönü üzerindeki kaplama işleminin analizine olanak sağlamak için köpek kemiği numunelerinden üç farklı yönde yan freze bıçağı kullanılarak bir freze makinesinde kesilmiştir, Şekil 1. Kesme sırasında bir soğutma medium kullanılıyorsa, numuneler temizlenmelidir.

Z yönündeki numuneler standart numune tutucudaki gibi ölçülebilirken, x ve y yönündeki numunelerin smaller şeritler halinde kesilmesi, döndürülmesi ve laminat numune tutucudaki yeni düzenlemede ölçülmesi gerekir, Şekil 3.

Tüm şeritlerin düzlemsel olmasını ve boşluk kalmamasını sağlamak için numune kenarlarının etrafındaki çapaklar zımpara kağıdı ile temizlenir. X ve y yönündeki numuneler ayrı ayrı şeritlerden oluştuğu için, laminat numune tutucu şeritleri konumunda sabitleyecek şekilde tasarlanmıştır, Şekil 4.

Bu özel numune tutucu, belirli bir numunenin en az iki farklı yönde ölçülmesini sağlar. Örneğin, numune z yönünde ölçülebilir, ardından şeritler halinde kesilebilir ve başka bir yönde ölçülebilir. Bununla birlikte, daha yaygın bir neden, numunelerin yalnızca belirli boyutlarda hazırlanabilmesidir; bu genellikle köpek kemiği numuneleri veya diğer ince plaka benzeri parçalar için geçerlidir. Bu durumlarda, laminat numune tutucu tek seçenektir.

Bu nedenle, x yönü, kaplama işlemi yönünde soldan sağa veya tam tersi yönde ölçümü gösterir; y aynı xy düzlemindedir, ancak kaplamaya dik yönde önden arkaya veya tam tersidir; z katmanın kalınlık yönüdür.

Bu nedenle numunelerin x ve y yönündeki boyutları 12,6×12,6×2 ^mm3 ve z yönünde 12,6×12,6×4 ^mm3 'tür (sadece temiz PA12 numunesi o kadar düşük bir termal difüziviteye ve dolayısıyla 4 mm kalınlıkta çok uzun ölçüm süresine sahiptir ki numune 2,4 mm kalınlığa öğütülmüştür).

Sonraki hazırlık adımları, yüzey dokusu veya şeffaflık derecesi lazer ışınının yansıması üzerinde etkisi olabilecek tüm numuneler için gereklidir.

SLS numunelerinin yüzeyi, toz hammadde ve proses nedeniyle enjeksiyon kalıplama parçalarına kıyasla pürüzlü bir dokuya sahiptir. Lazer Flaş Analizi, yansımayı ortadan kaldırması gereken optik bir yöntem olduğundan, numuneler LFA'nın enerji darbesi için yüksek emiciliğe sahip ince bir grafit tabakası ile sprey kaplanır. AN0066'da numuneleri kaplamanın ideal yolu hakkında daha fazla bilgi edinin.

Bu şekilde hazırlanan numuneler daha sonra bu numune tutucularda LFA cihazına yüklenebilir ve test edilebilir. Ölçüm prosedürü ve sonuçları bu makalede açıklanmıştır!