粉末是一種組成復(fù)雜的材料組合體,擁有各種組合體及其組合所帶來(lái)的不同屬性,無(wú)法用簡(jiǎn)單、單一的參數(shù)來(lái)進(jìn)行描述。當(dāng)粉末成為增材制造原材料進(jìn)入整個(gè)制造過(guò)程時(shí),其各類屬性及性能就對(duì)于增材制造工藝的效能以及終產(chǎn)品性能及質(zhì)量產(chǎn)生了重要的影響。設(shè)備操作人員需要選擇與設(shè)備及工藝相匹配的粉末,或者根據(jù)粉末的性能來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)備參與及工藝參數(shù),從而將生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化。
在增材制造過(guò)程中,通常情況下工業(yè)中應(yīng)用的單獨(dú)的顆粒物理性能測(cè)量不能充分、全面地表征粉末性能,在給定工藝條件下,經(jīng)常出現(xiàn)具有相同粒徑分布的粉末,其成形后零件性能*不同的現(xiàn)象。同時(shí),現(xiàn)有測(cè)試技術(shù)也沒(méi)有考慮到粉末在工藝環(huán)境下所受的應(yīng)力及流動(dòng)性變化等規(guī)律。
目前ISO17296-3中針對(duì)于增材制造用粉末原材料規(guī)定的技術(shù)要求包括:化學(xué)成分、粒度及分布、形態(tài)、比表面積、流動(dòng)性、松裝密度、振實(shí)密度等。國(guó)內(nèi)也正在開(kāi)展相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作,基本思路是轉(zhuǎn)化ISO標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)將引用標(biāo)準(zhǔn)盡量以國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行替代。另一方面,針對(duì)于增材制造粉末流動(dòng)性方面,國(guó)內(nèi)普遍采用的依然是GB/T1482-2010《金屬粉末流動(dòng)性的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)漏斗法(霍爾流速計(jì))》,但該方法在實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐表明,其敏感性、區(qū)分性及數(shù)據(jù)重復(fù)性并不理想,未考慮到粉末在增材制造工藝過(guò)程實(shí)際應(yīng)用中所處的環(huán)境及條件。
ASTMWK55610工作組目前正在開(kāi)展針對(duì)于增材制造工藝性能相關(guān)的粉末性能表征及其測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)編制,期望給出可重復(fù)的、具有良好再現(xiàn)性的測(cè)試程序及方法,并且將這些性能的測(cè)試靈敏度及測(cè)試精度定量化。
由于粉末性能的復(fù)雜性,大量的性能參數(shù)都會(huì)對(duì)粉末性能產(chǎn)生影響,在標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程中,工作組目前初步將粉末性能大致分為四個(gè)方面:
1)粉末如何從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)?
2)運(yùn)動(dòng)中的粉末行為是什么樣的?
3)受到固結(jié)應(yīng)力時(shí)粉末變化如何?
4)空氣通過(guò)粉末床的松散粉末的難易程度如何?
將這四方面的性能定量化,對(duì)于粉末生產(chǎn)方及使用方來(lái)講,可以全面評(píng)價(jià)并給出在任意增材制造工藝環(huán)境下的粉末性能。這四方面的粉末性能可以通過(guò)下面的三組性能測(cè)試來(lái)進(jìn)行表征:
1)剪切性能(表征粉末如何從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài));
2)動(dòng)態(tài)流動(dòng)性能(運(yùn)動(dòng)中的粉末行為);
3)松散性能(固結(jié)載荷對(duì)于粉末的影響以及空氣如何在粉末中通過(guò))。
依據(jù)這三組性能的測(cè)試要求,該標(biāo)準(zhǔn)主要考慮剪切性能(粉末間及粉末與容器壁間)測(cè)試、動(dòng)態(tài)流動(dòng)性能測(cè)試、以及松散性能(松裝密度、固結(jié)性、通氣性)測(cè)試等幾類測(cè)試方法以及相應(yīng)推薦的儀器設(shè)備。
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