AI Summary & Key Takeaways
AI InsightEffects of temperature onto apparent viscosities of feedstocks were also studied and flow activation energies under various shear stresses were determined within the range of 11.750-51.958 kJ/mol.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
In this study, optimum rheological properties for powder injection molding (PIM) of IN718 powder, widely used in aerospace industry, were determined. The feedstocks were prepared 61, 63 and 65% (volume) powder loading rates with three different binding cures using Polypropylene as backbone binder.The mean particle size of used IN718 powder was 13.40 microns. Components used in the binding (Polyethylene Glycol, Paraffin Wax, Carnauba Wax, Stearic Acid and Polypropylene ) were mixed for 30 minutes as dry in three dimensional mixer to prepare binder cures. Rheological properties of feedstock were characterized by using a capillary rheometer. In this experimental studies, shear stress (τ), shear rates (ߛሶ), viscosity (η), flow behavior index (n) and the flow activation energies (Ea) of feedstocks were determined depending on the temperature and pressure. Temperatures and pressure values of capillary rheometer changed 130-200o C and 0.165-2.069 MPa, respectively. Shear stress (߬ሻ of PIM feedstocks determined between 10.8-135.3 kPa. Apparent shear rates (ߛሶ) of PIM feedstocks were found to be 6.890-814.718 s-1. Apparent viscosities of feedstocks were calculated within the range 55.349-1571.707 Pa.s depending on the temperature, binder formula, shear stress and shear rate. The flow behavior index (n) parameters for PIM feedstocks were determined to be less than 1. Effects of temperature onto apparent viscosities of feedstocks were also studied and flow activation energies under various shear stresses were determined within the range of 11.750-51.958 kJ/mol.
Özet
Yapılan çalışmada, özellikle uzay endüstrisinde yaygın olarak kullanılan IN718 tozunun hatasız toz enjeksiyon kalıplanabilmesi (TEK) için en uygun reolojik özellikleri belirlenmiştir. İskelet bağlayıcı olarak Polipropilen kullanılarak üç farklı bağlayıcı kürü ile %61, 63 ve 65 (%hacimce) toz yükleme oranlarında besleme stokları hazırlanmıştır. Besleme stokları içerisinde bulunan IN718 tozunun ortalama parçacık boyutu 13,40 mikrondur. Kullanılan bağlayıcılar (Polietilenglikol, Parafin Wax, Carnauba Wax, Stearik Asit ve Polipropilen) 3 boyutlu karıştırıcıda kuru olarak 30 dakika karıştırılarak bağlayıcı kürleri hazırlanmıştır. Elde edilen besleme stoklarının reolojik özellikleri kılcal reometre kullanılarak karakterize edilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda sıcaklık ve basınca bağlı olarak besleme stoklarının kayma gerilmeleri (߬ሻ, kayma hızları (ߛሶሻ, viskoziteleri (ߟሻ, akış davranış indeks değerleri (n) ve akış aktivasyon enerjileri (Ea) belirlenmiştir. Kılcal reometrenin sıcaklıkları 130-200o C arasında, basınç değerleri ise 0,165-2,069 MPa arasında değiştirilmiştir. TEK besleme stoklarının kayma gerilmeleri (߬ሻ10,8-135,3 kPa arasında belirlenmiştir. TEK besleme stoklarının görünür kayma hızları 6,890- 814,718 s-1 olarak bulunmuştur. Bağlayıcı formülü, sıcaklığı, kayma gerilmesi ve kayma hızına bağlı olarak besleme stoklarının görünür viskoziteleri 55,349-1571,707 Pa.s aralığında hesaplanmıştır. TEK besleme stoklarının akış davranış indeksi (n) parametrelerinin 1den az olduğu tespit edilmiştir. Besleme stoklarının görünür viskozitesi üzerine sıcaklığın etkisi incelemiş ve çeşitli kayma gerilmeleri altında akış aktivasyon enerjilerinin 11,750-51,958 kJ/mol aralığında olduğu tespit edilmiştir.