日本最新一区二区三区电影|97久久精品一区二区三区|一区二区三区高清在线播放|丰满人妻一区二区三区四区53

塑料百科suliaobaik2Du

新聞中心

聯(lián)系我們

手 機(jī):17898826917

郵 箱:[email protected]

Q  Q:40045692

地 址:上海市奉賢區(qū)南橋鎮(zhèn)國(guó)順路936號(hào)5幢

如何減少PS/PMMA復(fù)合材料選區(qū)激光燒結(jié)成型收縮率?

時(shí)間:2020-05-17 09:59 閱讀:1459 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

????????選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)是一種應(yīng)用廣泛的增材制造技術(shù),采用模型離散/材料堆積的原理,按照加工模型有效截面信息,由計(jì)算機(jī)操縱激光束按照特定的掃描路徑,燒結(jié)掃描區(qū)域內(nèi)的粉末,去掉多余粉末即可成型[1]。在SLS成型過(guò)程中,粉末受熱熔化粘結(jié),溫度下降,材料收縮并固化,燒結(jié)件的精度難以保證,因此控制成型件收縮率十分重要。在零件成型過(guò)程中,選取合理的工藝參數(shù)對(duì)減小成型件收縮率,提高精度起著至關(guān)重要的作用。

????????目前,陶瓷、木塑、聚碳酸酯(PC)、石蠟和金屬等均可應(yīng)用于SLS技術(shù)中。聚苯乙烯(PS)粉具有吸濕率小,粉末流動(dòng)性好等優(yōu)良性能,因此PS粉已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于SLS技術(shù)中,但PS成型件孔隙率高,收縮率大,精度差。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有精度高,價(jià)格低,韌性強(qiáng),抗拉伸等優(yōu)點(diǎn),且PMMA分子支鏈為短鏈,更好地填充了PS的空隙,減小了成型件的孔隙率。

????????西安科技大學(xué)以PS/PMMA復(fù)合粉末為原料,通過(guò)大量燒結(jié)實(shí)驗(yàn),研究影響燒結(jié)件收縮率的因素,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行降噪處理和極差分析,獲得最優(yōu)工藝參數(shù)組合,在最優(yōu)組合下進(jìn)行燒結(jié)實(shí)驗(yàn),通過(guò)修正系數(shù)對(duì)模型修正補(bǔ)償精度,減小了零件收縮率。

????????以前期大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為支撐,得到較為合適的工藝參數(shù)組合為:激光功率30 W,XYSTA掃描方式,預(yù)熱溫度100℃,掃描速度2400 mm/s,分層厚度0.25 mm,掃描間距0.30 mm。為了獲取單個(gè)工藝參數(shù)(預(yù)熱溫度、掃描速度、分層厚度、掃描間距)對(duì)PS/PMMA燒結(jié)件收縮率的影響規(guī)律,改變上述組合中的單一工藝參數(shù)進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),測(cè)試燒結(jié)件精度計(jì)算收縮率。

????????預(yù)熱溫度對(duì)PS/PMMA燒結(jié)件收縮率的影響

????????SLS成型之前必不可缺的環(huán)節(jié)是對(duì)原料進(jìn)行一定時(shí)間的預(yù)熱。一定時(shí)間的預(yù)熱,工作缸內(nèi)形成了穩(wěn)定均勻的溫度場(chǎng),避免了激光束直接照射粉末時(shí),燒結(jié)區(qū)域粉末與周?chē)勰夭钶^大,成型件出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象,同時(shí)減小了熔融所需能量。

????????經(jīng)研究得出,預(yù)熱溫度為94~106℃,隨著溫度的上升,水平方向收縮率整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),數(shù)據(jù)波動(dòng)較小,平均在2.57%左右。豎直方向的收縮率大幅上升。預(yù)熱溫度為94℃時(shí),豎直方向收縮率為負(fù)值,此時(shí)預(yù)熱溫度較低,激光掃描區(qū)域粉末與未掃描區(qū)域粉末溫差梯度大,燒結(jié)件出現(xiàn)翹曲,燒結(jié)件實(shí)際尺寸大于理論尺寸。隨著預(yù)熱溫度的不斷升高,層與層之間的溫度梯度逐漸下降,翹曲現(xiàn)象減少,制件精度變好。在103℃時(shí)接近PMMA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg) 105℃,成型件收縮率明顯上升,說(shuō)明粉末充分熔融。熱塑性材料的預(yù)熱溫度一般略低于Tg,且在97℃時(shí)制件實(shí)際尺寸最接近理論尺寸,因此選取97,100,103℃為正交實(shí)驗(yàn)水平值。

????????掃描速度對(duì)PS/PMMA燒結(jié)件收縮率的影響

????????掃描速度不僅影響激光束在成型材料上掃描照射時(shí)間的長(zhǎng)短,而且影響著成型效率。因此在合適范圍內(nèi)選擇掃描速度。

????????選取的掃描速度范圍為1800~3000 mm/s。經(jīng)研究得出,隨掃描速度的增大,水平方向收縮率先上升后下降。豎直方向收縮率整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在1800~2000 mm/s時(shí),收縮率為負(fù)值。此時(shí)掃描速度小,激光照射粉末時(shí)間變長(zhǎng)從而粉末接收能量大,次燒結(jié)現(xiàn)象出現(xiàn),實(shí)際尺寸大于理論尺寸。當(dāng)掃描速度大于3000 mm/s時(shí),成型效率變快,但激光束照射粉末時(shí)間變短,粉末難以充分熔融,層與層之間粘結(jié)不足,粉末易被清除掉。因此選取2100,2400,2700 mm/s為正交實(shí)驗(yàn)水平值。

????????分層厚度對(duì)PS/PMMA燒結(jié)件收縮率的影響

????????分層厚度體現(xiàn)為模型的切片厚度,即鋪粉厚度。粉末粒徑,成型效率等眾多因素共同確定分層厚度的大小。分層厚度過(guò)小,成型效率太低。分層厚度過(guò)大,“臺(tái)階效應(yīng)”現(xiàn)象明顯,燒結(jié)件精度變差。

????????選取的分層厚度范圍為0.19~0.27 mm。經(jīng)研究得出,隨著分層厚度的增加,水平方向收縮率緩慢上升,且都為正值。豎直方向收縮率明顯上升。分層厚度在0.19~0.21 mm時(shí),豎直方向收縮率為負(fù)值,這是因?yàn)榉謱雍穸忍?,激光在粉末上穿透性?qiáng),掃描區(qū)域底部的粉末也被熔融粘結(jié)在制件上,導(dǎo)致燒結(jié)件的實(shí)際尺寸變大。分層厚度的逐步增加,激光的穿透性變?nèi)?,過(guò)燒結(jié)現(xiàn)象逐漸消失,燒結(jié)件精度提高。兼顧燒結(jié)件質(zhì)量與成型效率,選取0.23,0.25,0.27mm為正交實(shí)驗(yàn)水平值。

????????掃描間距對(duì)PS/PMMA燒結(jié)件收縮率的影響

????????掃描間距是指相鄰兩條的激光束掃描線之間的垂直距離。掃描間距的取值一般與激光直徑有關(guān)。

????????選取的掃描間距范圍為0.24~0.32 mm。經(jīng)研究得出,掃描間距對(duì)水平方向收縮率影響程度小,數(shù)值在2.5%左右波動(dòng)。隨掃描間距的增大,豎直方向收縮率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。豎直方向收縮率在0.24~0.26 mm為負(fù)值,即實(shí)際尺寸大于理論尺寸。這是因?yàn)閽呙栝g距過(guò)小時(shí),相鄰激光束多次照射重疊區(qū)域,此區(qū)域的能量過(guò)高,部分能量向下延伸,形成過(guò)燒結(jié)現(xiàn)象,燒結(jié)件底部粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重,燒結(jié)件尺寸變大,精度變差。掃描間距過(guò)大時(shí),未接收到能量的區(qū)域變大,部分粉末處于未熔狀態(tài),容易被清粉時(shí)清掉。綜合考慮選取0.26,0.28,0.30 mm為正交實(shí)驗(yàn)水平值。

????????經(jīng)測(cè)量計(jì)算,修正后的燒結(jié)件的水平方向收縮率為0.947%。豎直方向收縮率為1.015%。發(fā)現(xiàn),燒結(jié)件無(wú)翹曲,卷邊,錯(cuò)層等缺陷,燒結(jié)件質(zhì)量良好,為后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)。

?????????

????????該研究項(xiàng)目是國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào)是2015AA042503

????????該文章出自楊來(lái)俠,桂玉蓮,白祥,等寫(xiě)的 PS/PMMA復(fù)合材料選區(qū)激光燒結(jié)成型收縮率一文。該文發(fā)表在工程塑料應(yīng)用2019年第47卷第4期的48–52轉(zhuǎn)79上

Copyright ? 2018-2022  上海道勤塑化有限公司 版權(quán)所有  備案號(hào):滬ICP備19016906號(hào)