ייצור עקיף של סריג מתכות סעיפים דקים באמצעות יציקה צנטריפוגלי

המטרה הכוללת של סרטון זה היא להדגים את תהליך מילוי המיקרו-חלל הסלולרי במתכת מותכת לייצור מתכות סריג על ידי יציקה צנטריפוגלית. הודעה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח כגון, כיצד פרמטרי התהליך, תכונות החומר של מתכת מותכת והגיאומטריה של חלל עובש הסריג קשורים לזרימה והתמצקות במיקרו-יציקה מהירה. טכניקה זו משלימה הדפסת תלת מימד ישירה מסיבית של מתכות, בייצור מתכות סריג, ומרחיבה את מבחר החומרים במרחב העיצוב של מתכות סריג.

היום אדגים את ההליך עם הדוקטורנט ג'יוון מון. כהכנה, צייר דפוס הקרבה של מבנה מסבך שמינייה עם מערכת ספרו באמצעות תוכנת עיצוב בעזרת מחשב. דפוס משולב זה של מבנה מסבך שמינית עם מערכת אשוח נמס במהלך היציקה.

באמצעות תוכנת CAD, רשום את נפח דפוס ההקרבה כדי לחשב את מסת המתכת הנדרשת. לאחר הדפסת הדגם האקרילי, המשך בתהליך היציקה, המפורט בפרוטוקול הטקסט. השלב הבא הוא התכה של חומר התמיכה.

לאחר מכן, שאריות חומר התמיכה מוסרות עוד יותר. לאחר מכן, התבנית מורכבת. לאחר הרכבתו מתבצע תהליך ערבוב השקעות.

הקפד להסיר את כל הגושים בתערובת מי ההשקעה. הבא בתור, הוא תהליך השחיקה. כדי להתחיל, קבעו את השעה בתנור בהתאם ללוח הזמנים של החימום והקירור.

עבור בקבוק בגודל כזה, השחיקה תארך שש שעות. כעת, הפעל את התנור והתחל את לוח הזמנים של השחיקה. במהלך השחיקה, דפוס ההקרבה נמס ומתפרק לגז.

כעת, המשיכו בתהליך הליהוק המתואר בשני הסעיפים הבאים. לפני שמתחילים, ודא שהזרוע של מכונת היציקה הצנטריפוגלית מסתובבת במהירות זוויתית של 425 סל"ד. מצא את ההגדרה הדרושה למהירות זו באמצעות טכומטר.

בחר כור היתוך קרמי כדי להמיס כל סגסוגת. בעזרת חותך מתכת קוצצים את הסגסוגות לחתיכות של 10 מילימטר עד 20 מילימטר. קוצצים כ -150 גרם מכל סגסוגת, שבמקרה זה הם אלומיניום ונחושת.

כעת, שקלו את המסה המדויקת של כל סגסוגת הדרושה לעיצוב הסריג. יש למלא את חלל התבנית בדיוק עד לקיבולת עם סגסוגת מותכת. כעת, הכינו דלי מים בטמפרטורת החדר.

30 ליטר מספיקים. לאחר מכן, לבשו בגדים מעכבי בעירה ולבשו כפפות ומשקפי מגן. כעת, הוציאו את תבנית הגבס באופן זמני מהתנור.

הנח אותו בעריסת הבקבוק של מכונת היציקה הצנטריפוגלית, ואזן את זרוע הצנטריפוגה. לאחר מכן, החזירו את תבנית הגבס לתנור, והתחילו לחמם את המכונה ל-482 מעלות צלזיוס. בינתיים, הניחו את כור ההיתוך במחזיק כור ההיתוך, וטענו את הסגסוגת הקצוצה לתוך כור ההיתוך.

לאחר מכן, הגדר את לפיד האצטילן. פתח את השסתום של מיכל החמצן המחובר, ושמור על לחץ הגז קרוב ל-96.5 קילופסקל או 14 PSI. לאחר מכן, הדליקו בזהירות את הלפיד ושלטו בעוצמת הלהבה בלחץ הגז.

היזהר מאוד. הלהבה מגיעה עד 1, 200 מעלות צלזיוס. כעת, ממיסים בזהירות את הסגסוגת הקצוצה בכור ההיתוך עד שהיא נוזלית לחלוטין.

השתמש במוט פחמן כדי לערבב את הסגסוגת ולהמיס אותה עם החלק הנייטרלי של להבת הלפיד. התכה נכונה של המתכת היא קריטית, מכיוון שאם המתכת קרירה מדי, היא לא תמלא את כל הטופס. אבל, אם חם מדי, הנקבוביות הגוברת תגרום לבעיות מבניות.

כעת, קח את תבנית הגבס שחוממה מראש מהתנור, והעמיס אותה לזרוע אחיזת עריסת הבקבוק ליד כור ההיתוך עם הסגסוגת המותכת. סגור את מכסה המכונה ותן לזרוע להסתובב לפחות שלוש דקות. המכונה מתחילה להסתובב אוטומטית כאשר המכסה סגור.

כ-420 סל"ד יוצרים מהירות כניסה בחלל התבנית של 8.03 מטר לשנייה, כפי שמחושב על ידי דינמיקת החלקיקים המקרוסקופית והמהירות הזוויתית. לאחר שלוש דקות, נתק את החשמל למכונת היציקה הצנטריפוגלית. לאחר מכן, פתח את המכסה, ובעזרת מלקחיים הסר את תבנית הגבס מעריסת הבקבוק.

הניחו לתבנית להתקרר בטמפרטורת החדר למשך 15 עד 20 דקות, עד שצבע הסגסוגת חוזר לזה של השלב המוצק שלה. לאחר מכן, בעזרת מלקחיים, מרווים את תבנית הגבס בדלי המים למשך כחמש דקות. כאשר התבנית קרובה לטמפרטורת החדר, היא מרווה לחלוטין.

כעת, כדי להשיג את מתכת הסריג בתוך התבנית, פשוט ממיסים את התבנית במים. תבנית הג'יבסן תתמוסס בקלות תוך שתי דקות. עיבוד לאחר אפשרי כעת, כגון ניקוי באמצעות התזת חול, המתואר בפרוטוקול הטקסט.

הקפד להשתמש בלחץ התזת חול המתואר מכיוון שהתבניות שבירות במקצת, במיוחד מסבך השמינייה מאלומיניום בעל קירות דקים. באמצעות ייצור התוספים העקיף המתואר בסעיף הפרוטוקול, נעשה שימוש באלומיניום וסגסוגות נחושת לייצור מתכות מסבך אוקטט. תהליך השחיקה בוצע במשך שש שעות כדי להמיס את דפוס ההקרבה.

לאחר תהליך היציקה הצנטריפוגלי, המוצרים הסופיים היו מתכות מסבך שמיניות העשויות מסגסוגות אלומיניום ונחושת. סגסוגת האלומיניום המותכת מילאה במלואה את כל חלל תבנית הסריג ללא טעות. מצד שני, נראה כי לסגסוגת הנחושת המותכת יש פגם יציקה שנגרם כתוצאה מהתמצקות מוקדמת בשלב המוקדם של הזרקת מתכת מותכת בכניסה.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב את ההשפעה של פרמטרי התהליך על מילוי מתכת מותכת למיקרו-חלל תאי, תוך ביצוע ייצור עקיף של מתכות סריג באמצעות יציקה צנטריפוגלית. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מתכות הסריג לחקור ייצור עקיף, על ידי שילוב הדפסת תלת מימד של פולימרים עם יציקה צנטריפוגלית.