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借助FT4粉體流變儀優(yōu)化增材制造技術

來源：時間：2023-03-28 11:59:02 瀏覽：3006次

增材制造技術，也稱3D打印，是一種極具潛力的開創(chuàng)性高效制造技術。它所涉及到的“打印”過程往往比較復雜。逐層添加粉體形成緊密排列的粉堆，然后選擇性地燒結成整體。控制粉體性能對于加工效率和終產(chǎn)品質量非常關鍵。粉層形成時，粉體如何流動和壓縮，是決定性能的重要影響因素。原料的差異可能導致堆積密度不一致、發(fā)生分層不均勻、抗拉強度低以及表面光潔度不達標。

FT4粉體流變儀（下圖）作為通用粉體測試儀，全面檢測粉體材料的特性。這些信息與工藝經(jīng)驗相結合，可提高加工效率同時有助于質量控制。能夠測量動態(tài)流動性以及整體性能，例如密度、可壓性和透氣性，并且集成了剪切盒和壁面摩擦測試。

FT4粉體流變儀

選用來自同一供應商的三種不銹鋼樣品在FT4粉體流變儀上進行測試并分析。三種材料均來自同一供應商，其粒度分布幾乎相同，并且在休止角和漏斗流動測試中反映出相近的流動性。然而實際制造工藝中卻發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)迥異，金屬粉體A和B呈現(xiàn)可接受的特性，然而金屬粉體C經(jīng)常發(fā)生堵塞而導致終產(chǎn)品不合規(guī)。

金屬粉體C（上圖）的比流動能明顯較大，說明具有較高的機械咬合程度和顆粒間摩擦作用。可見自身流動阻力的增加是導致低應力環(huán)境下堵塞和其它流動相關問題的常見原因。

金屬粉體C（上圖）粉床產(chǎn)生較高的壓降，表明其透氣性比較低，不易釋放傾倒過程中包覆的空氣，使得沉積過程中粉體夾帶的空氣量增加，導致粉層不均勻，成品內(nèi)存在孔隙。

對于不同供應商使用同一制造方法生產(chǎn)，以及同一供應商使用不同制造方法生產(chǎn)的合金樣品，進行類似的考察。

剪切盒測試（上圖）能夠區(qū)分出由于制造方法變化造成的差異。這表明許多變量所帶來的影響可能超出使用者的控制范圍，突出了原料定期且深入評估的必要性。然而，僅使用剪切試驗，即使采用兩個不同供應商的原料，仍然可能將相同制造工藝所生產(chǎn)的樣品歸為一類。

選用動態(tài)測試（上圖）則可以區(qū)分三種樣品之間的明顯差異，識別兩個供應商的樣品。方法1制備所得的樣品在低應力的操作時，呈現(xiàn)自由流動的行為。這種動態(tài)表征下的差異更能看出不同變量對流動性能的影響。

以上的結果都說明全面表征粉體的特性是十分必要的，尤其是依賴于粉層精準沉積的增材制造工藝，需要選擇一種適合的表征手段，評價工藝適合且批次間穩(wěn)定的原料，才能確保最終產(chǎn)品的質量。

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