基于透射X射线成像与离散元模拟的薄层金属粉末定量分析及辊式铺粉方法
应用物理
2022-09-12 v1
摘要
在粉末床增材制造方法中，可使用多种工具铺展金属、陶瓷和聚合物原料。对于由细粒径或高表面能材料组成的流动性受限粉末，常采用辊式铺粉。本文通过专门构建的粉末铺展试验台与经验证的粉末层厚度X射线映射方法这一独特组合，研究粉末床增材制造中的辊式铺粉。我们聚焦于标称100微米厚的辊式铺展Ti-6Al-4V与Al-10Si-Mg粉末层的密度与均匀性。结果表明，当转速过快时，辊施加的剪切力会阻碍高固有流动性粉末或粒子密度驱动的惯性力主导内聚力的粉末形成致密均匀层。辊的反向旋转可改善内聚粉末层的均匀性，主要通过减弱流动粉末中颗粒团簇的影响，否则这些团簇会导致深的沟槽状条痕。配套的离散元方法（DEM）模拟通过隔离内聚力对层特性的影响进一步为实验提供背景。结果表明，辊运动参数可对流动粉末施加策略性水平的额外剪切力，从而在保持高均匀性的同时缓解高内聚原料特有的结块行为。
引用
@article{arxiv.2209.04303,
title = {Quantitative analysis of thin metal powder layers via transmission X-ray imaging and discrete element simulation: Roller-based spreading approaches},
author = {Ryan W. Penny and Daniel Oropeza and Reimar Weissbach and Patrick M. Praegla and Christoph Meier and Wolfgang A. Wall and A. John Hart},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04303},
year = {2022}
}