TEORETYCZNE PODEJŚCIE DO OKREŚLANIA EMISYJNOŚCI MATERIAŁÓW STAŁYCH I JEJ PORÓWNANIE Z BADANIAMI EKSPERYMENTALNYMI NA PRZYKŁADZIE STALI PROSZKOWEJ 316L

Oleksandr Vasilevskyi

om.vasilevskyi@gmail.com
The University of Texas at Austin, Walker Department of Mechanical Engineering (Stany Zjednoczone)
https://orcid.org/0000-0002-8618-0377

Michael Cullinan


The University of Texas at Austin, Walker Department of Mechanical Engineering (Stany Zjednoczone)

Jared Allison


The University of Texas at Austin, Walker Department of Mechanical Engineering (Stany Zjednoczone)

Abstrakt

W pracy wykorzystano teorię elektromagnetyczną Maxwella do ilościowego opisania emisyjności materiałów stałych poprzez oporność elektryczną i temperaturę. Zaproponowano równanie umożliwiające przeliczenie emisyjności gładkich powierzchni na sypkie lub szorstkie powierzchnie. Uzyskane teoretyczne charakterystyki zmiany emisyjności stali proszkowej 316L porównano z doświadczalnymi. W wyniku porównania ustalono, że wyniki eksperymentalne uzyskały korelację z obliczeniami teoretycznymi i nie wykraczają poza granice rozszerzonej niepewności pomiaru.


Słowa kluczowe:

produkcja addytywna, emisyjność gładkiej powierzchni, teoria elektromagnetyczna Maxwella, emisyjność chropowatej powierzchni, stal proszkowa 316L, uczenie maszynowe

[1] AISI Type 316L Stainless Steel [https://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=1336be6d0c594b55afb5ca8bf1f3e042].
  Google Scholar

[2] Boley C. D. et al.: Metal powder absorptivity: modeling and experiment. Applied optics 55(23), 2016, 6496–6500.
DOI: https://doi.org/10.1364/AO.55.006496   Google Scholar

[3] Cai Y. et al.: A review of in-situ monitoring and process control system in metal-based laser additive manufacturing. Journal of Manufacturing Systems 70, 2023, 309–326.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2023.07.018   Google Scholar

[4] Gusarov A. V. et al.: Normal-directional and normal-hemispherical reflectances of micron-and submicron-sized powder beds at 633 and 790 nm. Journal of applied physics 99(11), 2006.
DOI: https://doi.org/10.1063/1.2205358   Google Scholar

[5] Gusarov A. V.: Radiative transfer, absorption, and reflection by metal powder beds in laser powder-bed processing. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 257, 2020, 107366.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2020.107366   Google Scholar

[6] Modest M. F., Mazumder S.: Radiative heat transfer. Academic press, 2021.
DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818143-0.00031-6   Google Scholar

[7] Mohr G. et al.: Experimental determination of the emissivity of powder layers and bulk material in laser powder bed fusion using infrared thermography and thermocouples. Metals 10(11), 2020, 1546.
DOI: https://doi.org/10.3390/met10111546   Google Scholar

[8] Palik E. D.: Handbook of optical constants of solids. Academic press, 1998.
  Google Scholar

[9] Setién-Fernández I. et al.: Spectral emissivity of copper and nickel in the mid-infrared range between 250 and 900 C. International Journal of Heat and Mass Transfer 71, 2014, 549–554.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.12.063   Google Scholar

[10] Shvarev K. M., Baum B. A.: Estimation of radiative characteristics of metals in the framework of classical electronic theory. Soviet Physics Journal 21(1), 1978, 1–4.
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00896285   Google Scholar

[11] Son E.: Measurement of Flame Temperature by the Spectral-Line Reversal Method. In Physical Mechanics. Begell House, 2012.
  Google Scholar

[12] Tilley R. J.: Colour and the optical properties of materials. John Wiley & Sons, 2020.
DOI: https://doi.org/10.1002/9781119554592   Google Scholar

[13] Vasilevskyi O. M., Koval M., Kravets S.: Indicators of reproducibility and suitability for assessing the quality of production services. Acta Imeko 10(4), 2021, 54–61.
DOI: https://doi.org/10.21014/acta_imeko.v10i4.814   Google Scholar

[14] Vasilevskyi O. M.: Advanced mathematical model of measuring the starting torque motors. Technical Electrodynamics 6, 2013, 76–81.
  Google Scholar

[15] Vasilevskyi O. M.: Assessing the level of confidence for expressing extended uncertainty: a model based on control errors in the measurement of ion activity. Acta Imeko 10(2), 2021, 199–203.
DOI: https://doi.org/10.21014/acta_imeko.v10i2.810   Google Scholar

[16] Vollmer M., Möllmann, K. P.: Infrared Thermal Imaging: Fundamentals, Research and Applications. John Wiley & Sons, 2018.
DOI: https://doi.org/10.1002/9783527693306   Google Scholar

[17] Vollmer M.: Infrared thermal imaging. In Computer Vision: A Reference Guide. Cham: Springer International Publishing, 2020.
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-03243-2_844-1   Google Scholar

[18] Wang J. et al.: Emissivity calculation for a finite circular array of pyramidal absorbers based on Kirchhoff's law of thermal radiation. IEEE transactions on antennas and propagation 58(4), 2010, 1173–1180.
DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2010.2041148   Google Scholar

[19] Wang R. et al.: Real-time process monitoring and closed-loop control on laser power via a customized laser powder bed fusion platform. Additive Manufacturing 66, 2023, 103449.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103449   Google Scholar

[20] Watanabe H. et al.: Spectral emissivity measurements. In Experimental Methods in the Physical Sciences 46, 2014, 333–366.
DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-386022-4.00009-1   Google Scholar

[21] Zhang Z. M., Lee B. J.: Theory of thermal radiation and radiative properties. Experimental Methods in the Physical Sciences 42, 2009, 73–132.
DOI: https://doi.org/10.1016/S1079-4042(09)04203-9   Google Scholar


Opublikowane
2024-09-30

Cited By / Share

Vasilevskyi, O., Cullinan, M., & Allison, J. (2024). TEORETYCZNE PODEJŚCIE DO OKREŚLANIA EMISYJNOŚCI MATERIAŁÓW STAŁYCH I JEJ PORÓWNANIE Z BADANIAMI EKSPERYMENTALNYMI NA PRZYKŁADZIE STALI PROSZKOWEJ 316L. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 14(3), 5–8. https://doi.org/10.35784/iapgos.6289

Autorzy

Oleksandr Vasilevskyi 
om.vasilevskyi@gmail.com
The University of Texas at Austin, Walker Department of Mechanical Engineering Stany Zjednoczone
https://orcid.org/0000-0002-8618-0377

Autorzy

Michael Cullinan 

The University of Texas at Austin, Walker Department of Mechanical Engineering Stany Zjednoczone

Autorzy

Jared Allison 

The University of Texas at Austin, Walker Department of Mechanical Engineering Stany Zjednoczone

Statystyki

Abstract views: 76
PDF downloads: 22


Licencja

Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.