Gjithnjë e më shumë prodhim aditiv metalik pjesët përdoren në avion. Prodhimi i aditivëve metalikë është një proces prodhimi pothuajse në formë rrjete i bazuar në një model të dhënash tredimensionale të një produkti. Një printer tre-dimensional pret në feta të dhënat tredimensionale të një produkti, shkrin pluhurin metalik përmes një burimi nxehtësie me energji të lartë siç është një rreze lazer ose një rreze elektronike dhe e ngurtëson shpejt atë, duke formuar një sipërfaqe me një pikë-në- vijën lëvizëse të pikës dhe në fund vendosja e saj shtresë pas shtrese për të formuar një entitet produkti tredimensional. Si njësia më e vogël e materialit në prodhimin e aditivëve metalikë, vetitë përkatëse fizike dhe kimike të pluhurit metalik ndikojnë seriozisht në performancën e përgjithshme të pjesëve të prodhuara përfundimtare. Megjithatë, aktualisht, ka relativisht pak studime mbi vetitë bazë të pluhurave që lidhen me prodhimin e aditivëve, dhe vetitë e pluhurit dhe performanca e produktit përfundimtar përshkruhen vetëm në mënyrë cilësore dhe nuk ka një sistem vlerësimi sasior. Së dyti, fenomeni i përgjithshëm i teknologjisë së aditivëve metalikë në realitet është se vendet e huaja janë më të mira se zhvillimi i brendshëm, gjë që reflektohet edhe në cilësinë e pluhurave. Aktualisht, në procesin e prodhimit tre-dimensionale të pluhurave të aliazhit të titanit dhe aliazhit me temperaturë të lartë, përdorimi i pluhurave shtëpiake shpesh rezulton në performancë të paqëndrueshme. Prandaj, është veçanërisht e nevojshme të studiohen vetitë themelore të pluhurave metalikë të përdorur në prodhimin e aditivëve, gjë që është gjithashtu çelësi i certifikimit të vlefshmërisë ajrore të pjesëve.

1. Zbulimi dhe analiza e vetive të pluhurit

Karakteristikat themelore të pluhurave metalike për prodhimin e aditivëve janë paraqitur në Figurën 1: pamja, përbërja, madhësia e grimcave, sfericiteti, rrjedhshmëria, dendësia dhe zgavra, etj. Këta faktorë punojnë së bashku për të ndikuar në performancën e përgjithshme të produktit.

1.1 Analiza e testit të pamjes
Shumica e pluhurave metalikë për prodhimin e aditivëve kanë një pamje gri dhe një sipërfaqe grimcash të përafërt dhe të pabarabartë, siç tregohet në Figurën 2. Këto karakteristika janë të favorshme për thithjen nga pluhuri të energjisë së rrezeve lazer ose elektroneve; megjithatë, sipërfaqja e ashpër e grimcave ndikon gjithashtu në përhapjen e pluhurit dhe rrjedhshmërinë gjatë procesit të prodhimit të aditivëve, gjë që nga ana tjetër ndikon seriozisht në densitetin dhe vetitë mekanike të produktit; shumica e pluhurave të prodhimit të aditivëve janë dhjetëra mikronë ose edhe disa mikronë, gjë që e bën të lehtë ngjitjen e pluhurit në pelet dhe nuk është e favorshme për përhapjen uniforme të pluhurit; grimcat e pluhurit janë të vogla dhe thithen lehtë avujt e ujit dhe lagështohen gjatë paketimit dhe transportit. Testimi i pamjes së pluhurit mbështetet kryesisht në inspektimin vizual, mikroskopin e dritës dhe mikroskopinë elektronike, dhe qëllimi i tij kryesor është të vëzhgojë pamjen e përgjithshme, sipërfaqen mikroskopike dhe stabilitetin e grupit të pluhurit. Për shkak të thellësisë së vogël të fushës, mikroskopët optikë në përgjithësi përdoren më pak për vëzhgimin e sipërfaqes së grimcave të shpërndara vazhdimisht makroskopike, si p.sh. pluhurat metalikë për prodhimin e aditivëve.

1.2 Analiza e testit të përbërjes së pluhurit
Tabela 1 është standardi ASTM për zbulimin e përbërjes së pluhurit në prodhimin e aditivëve të zakonshëm. Kryesisht përdor spektroskopinë e emetimit të rrezeve X, shkrirjen e gazit inert dhe spektroskopinë e emetimeve atomike të plazmës të çiftëzuar në mënyrë induktive për të analizuar elementët e pluhurit. Përbërja e pluhurit aktualisht bazohet kryesisht në standardet kombëtare ose amerikane të pjesëve të pjekura (bare, pllaka, falsifikime dhe derdhje, etj.). Sidoqoftë, diapazoni i përbërjes së dokumenteve të tilla është relativisht i gjerë dhe është e vështirë të përdoren ato si standardi përfundimtar i kontrollit për produktet. Së dyti, në procesin e prodhimit të aditivëve, pluhuri është një formë e ndërmjetme e pjesës. Pluhuri shkrihet me shpejtësi nën veprimin e energjisë së fortë si lazeri ose rreze elektronike. Së fundi, ftohet me shpejtësi dhe grumbullohet në produktin përfundimtar. Edhe pse koha e shkrirjes dhe ngurtësimit të pluhurit është e shkurtër, procesi i shkrirjes do të çojë në mënyrë të pashmangshme në një reduktim të elementeve lehtësisht të djegur dhe të avullueshëm. Prandaj, kontrolli i elementëve të tillë në pluhur duhet të jetë i ndryshëm nga ai i pjesës.

1.3 Zbulimi dhe analiza e madhësisë së grimcave të pluhurit
Madhësia e grimcave të pluhurit të prodhimit të aditivëve shpërndahet vazhdimisht. Nëse madhësia e grimcave të saj shpërndahet në mënyrë të arsyeshme ndikon drejtpërdrejt në përhapjen e pluhurit dhe densitetin e produktit. Sipas formulës së kurbës më të plotë të teorisë së paketimit më të afërt të grimcave të shpërndarjes së vazhdueshme të madhësisë së grimcave, ajo tregohet në formulën (1) (ju lutemi shihni figurën në artikull për formulën). Në formulën: P është kalimi i sitës; di është diametri i secilës vrimë të sitës së klasifikuar ose madhësisë së grimcave të klasifikuara; D është madhësia maksimale e grimcave të pluhurit; n është një indeks, i cili varet nga karakteristikat e formës së pluhurit.

Vetëm kur shpërndarja e madhësisë së grimcave të pluhurit plotëson këtë formulë ose është afër saj, pluhuri mund të paketohet në mënyrë efektive gjatë përhapjes, në mënyrë që të sigurohet dendësia e produktit përfundimtar.

Metodat kryesore të testimit për madhësinë e grimcave pluhur janë analiza e sitës, analiza e madhësisë së grimcave me lazer dhe analiza e imazhit. Siç tregohet në figurën 3, baza kryesore e metodës së sitës është diametri i cilindrit me diametrin minimal kufizues të pluhurit. Sipas standardit ASTM B214, metoda e sitës është e zbatueshme për pluhurat e brendshme sferike me një madhësi grimcash më të madhe se 45 μm. Madhësia e grimcave të pluhurit të tipit që ushqen pluhur është rreth 100 μm, e cila është përgjithësisht e zbatueshme për këtë standard, por madhësia e grimcave të pluhurit të llojit pluhur-përhapës është rreth 50 μm, e cila nuk është e zbatueshme për këtë standard.

ASTM B822 përdor lazer për të analizuar madhësinë e grimcave të pluhurave metalikë dhe parimi i tij është paraqitur në figurën 4. Kur lazeri ndeshet me grimca pluhuri gjatë përhapjes, ai do të shpërndahet dhe këndi i tij i shpërndarjes θ është në përpjesëtim të zhdrejtë me madhësinë e grimcave të pluhurit . Drita e shpërndarë në të njëjtën zonë vjen nga pluhuri me të njëjtën madhësi grimcash. Duke analizuar intensitetin e dritës dhe pozicionin e dritës së shpërndarë, mund të merret informacioni i parametrave të madhësisë së grimcave të pluhurit dhe sasisë së pluhurit. Figura 5 tregon rezultatet e analizës së madhësisë së grimcave lazer të një lloji të caktuar të ushqyerjes me pluhur (a) dhe llojit të përhapjes së pluhurit (b).

Metoda e analizës së imazhit është të analizojë fotot dydimensionale të grimcave të pluhurit dhe të vendosë kufijtë e pluhurit përmes gjeometrisë analitike për të marrë diametrin e zonës ekuivalente të pluhurit, diametrin ekuivalent të perimetrit dhe diametrin Feret (distanca midis dy vijave tangjente paralele të kufijve të pluhurit). Megjithatë, aktualisht nuk ka standarde përkatëse për të rregulluar funksionimin e këtij testi analizues dhe eliminimin e ndërhyrjeve njerëzore.

1.4 Zbulimi dhe analiza e sfericitetit
Sfericiteti është një parametër që përshkruan në mënyrë relativisht cilësore formën e pluhurit. Aktualisht, shumica e pluhurave metalikë të përdorur në prodhimin e aditivëve përgatiten nga teknologjia e atomizimit të gazit dhe sfericiteti i pluhurit është relativisht i lartë. Figura 6 është një mikrograf elektronik i një shkalle të caktuar pluhuri aliazh titani. Mund të shihet se shumica e pluhurave janë sferike, madhësia e grimcave të pluhurit është e shpërndarjes në shumë nivele, disa pluhura kanë grimca të vogla pluhuri të lidhura në sipërfaqe dhe një numër shumë i vogël shpërndahen në mënyrë të parregullt. Sa më afër të jetë pluhuri me një sferë, aq më lehtë përhapet dhe aq më i dobishëm është për performancën e produktit. Bazuar në metodën e analizimit të sfericitetit të pluhurave bazuar në imazhet dydimensionale të pluhurit, pluhuri aktual është zakonisht një pluhur i parregullt eliptik. Një mënyrë është përshtatja e elipsës Lezhandre përmes gjeometrisë analitike dhe përcaktimi i raportit të boshteve të mëdha dhe të vogla të elipsës së përshtatur si sfericitet. Sa më afër të jetë raporti me 1, aq më i mirë është sfericiteti i pluhurit. Një metodë tjetër është matja e perimetrit S të konturit të jashtëm të pluhurit të njohur dhe zonës së pluhurit A, dhe më pas përcaktimi i sfericitetit α: α = S2 /4πA (shih formulën 2 në figurë). Nëse α është afër 1, pluhuri që do të testohet është afërsisht sferik. Diagrami i analizës grafike është paraqitur në Figurën 7.

1.5 Zbulimi dhe analiza e densitetit të pluhurit
Dendësia e pluhurit ndahet në densitet të lirshëm, densitet të rubinetit dhe densitet të vërtetë. Dendësia e lirshme është masa për njësi vëllimi të pluhurit nën grumbullim të lirë. Dendësia e lirshme kryhet kryesisht sipas standardeve ASTM B212, B329, B417 dhe B703; dendësia e rubinetit (ASTM B527) është masa për njësi vëllimi të pluhurit kur vëllimi mbetet i pandryshuar nën dridhjet e jashtme. Raporti i tyre me densitetin e vërtetë të pluhurit (ASTM B927) mund të përcaktojë në mënyrë cilësore densitetin e produktit përfundimtar. Standardet e zbulimit dhe analizës së densitetit të pluhurit janë paraqitur në Tabelën 2.

1.6 Zbulimi dhe analiza e rrjedhshmërisë së pluhurit
Rrjedhshmëria është një tregues i rëndësishëm për të matur përhapjen dhe përçueshmërinë e pluhurit. Rrjedhshmëria mund të shprehet me kohën që duhet që një masë ose vëllim i caktuar pluhuri të kalojë përmes instrumentit, ose mund të reflektohet nga akumulimi i pluhurit. Sa më i mirë të jetë rrjedhshmëria e pluhurit, aq më i favorshëm është përhapja dhe përcjellja gjatë procesit të prodhimit të aditivëve pluhur, dhe aq më i favorshëm është për të marrë pjesë të prodhimit të aditivëve me densitet dhe performancë të mirë të strukturës. Testuesi i vetive të pluhurit përcaktohet kryesisht nga këndi i konit i formuar nga pluhuri kur pluhuri grumbullohet lirshëm. Përvoja tregon se sa më i madh të jetë këndi, aq më i keq është rrjedhshmëria e pluhurit.
Rrjedhshmëria e pluhurit mund të matet gjithashtu duke përdorur një reometër Hall (ASTM B213) dhe një reometër Carney (ASTM B964) për të matur kohën që duhet që 50 g pluhur të rrjedhë, ose duke përdorur një metër Arnold dhe një reometër Hall ( ASTM B855) për të matur kohën që duhet që 20 cm3 pluhur të rrjedhë për të treguar rrjedhshmërinë e pluhurit. Është veçanërisht e rëndësishme të theksohet se pluhuri me rrjedhshmëri të mirë përdor matësin e rrjedhës Hall, dhe pluhuri me rrjedhshmëri të dobët përdor matësin e rrjedhës Carney (matësi i rrjedhës Carney dhe matësi i rrjedhës Hall kanë të njëjtat dimensione me përjashtim të diametrit më të madh të priza e pluhurit dhe hapja e hinkës Carney ϕ 0.20 in (≈5 mm) është më e madhe se hinka Hall ϕ 0.10 mm (≈2.5 mm)).

1.7 Zbulimi dhe analiza e zgavrës së pluhurit
Boshllëku i pluhurit është raporti i hapësirës së pambushshme të rrethuar nga metali me pluhurin total, i cili ndikon në densitetin përfundimtar të pluhurit. Boshllëku i pluhurit mund të shprehet me raportin e numrit dhe raportin e vëllimit të pluhurit të uritur. Aktualisht, metalografia dhe CT përdoren kryesisht për testim. Testimi i CT është relativisht i thjeshtë, por i kushtueshëm, ndërsa testimi metalografik është i prirur të shkaktojë rënien e pluhurit gjatë përgatitjes së mostrës, duke ndikuar në rezultatin përfundimtar të zgavrës së pluhurit.

2 Standarde të tjera në lidhje me pluhurin
Standardi kombëtar ka përbërjen përkatëse të pluhurit, madhësinë e grimcave, rrjedhshmërinë dhe standardet e testimit të densitetit, por ato janë përgjithësisht të ngjashme me standardet ASTM. Vitet e fundit, ASTM ka lëshuar standarde në lidhje me prodhimin e aditivëve. Midis tyre, standardet e pluhurit duhet t'i kushtojnë vëmendje kontrollit të lëndëve të para pluhur, regjistrimit të përdorimit të pluhurit dhe rregulloreve të negociuara për numrin dhe proporcionin e ripërdorimit të pluhurit. Në parim, pluhurat e përdorura në prodhimin e aditivëve mund të riciklohen për një kohë të pacaktuar, por në prodhimin aktual, numri i përdorimit të pluhurit për pjesë më të sakta në përgjithësi nuk është më shumë se tre herë, por numri maksimal i pluhurave nuk duhet të kalojë 10 herë. Standarde të tjera në lidhje me pluhurin janë paraqitur në Tabelën 3.

Përfundimi i 3
Pamja, përbërja, madhësia e grimcave, sfericiteti, rrjedhshmëria, dendësia dhe zgavra e pluhurat metalikë ndikojnë seriozisht në performancën e pjesëve të prodhimit të aditivëve. Standardet kombëtare dhe ASTM për testimin e përbërjes, madhësisë së grimcave, rrjedhshmërisë dhe densitetit janë relativisht të plota, por nuk ka një standard relativisht cilësor të testimit të parametrave të pluhurit për pamjen, sfericitetin dhe zgavrën. Megjithëse janë futur një sërë standardesh të prodhimit të aditivëve, nuk ka asnjë standard përkatës testimi për metodën e analizës së imazhit të pluhurit të përdorur zakonisht. Sipas metodave ekzistuese të testimit, vetitë e ndryshme të pluhurit parametrizohen, por kuptimi i përfaqësuar nga rezultatet përfundimtare të testit nuk mund të përshkruhet dhe standardet e vlerësimit nuk janë ende të unifikuara. Baza e përgjithshme për testimin e pluhurit është matja e cilësisë së pluhurit bazuar në metodat ekzistuese të favorshme, të përshtatshme dhe të shpejta të testimit me pak paqëndrueshmëri, kështu që është shumë e nevojshme dhe domethënëse të krijohen një sërë standardesh testimi dhe vlerësimi të përshtatshme për pluhurat e prodhimit të aditivëve.