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粉末成形工藝的試驗方法及過程進行探究

文章出處:責任編輯:發(fā)表時間:2020-08-19【

  1試驗方法及過程1.1基料的合成本文以乙醇(工業(yè)級,質(zhì)量分數(shù)95)為主溶劑,輔以其他助溶劑、助劑,在密封不銹鋼釜中油浴加熱至120180,保溫12h后劇烈攪拌快速冷卻。通過真空抽濾和減壓回收,對已冷卻的粉末沉析液進行固-液分離,所得固態(tài)物為尼龍12粉末的聚集體,聚集體經(jīng)真空干燥后,球磨、過篩,即可得到具有適宜粒度分布的尼龍12粉末。

粉末成形工藝的試驗方法及過程進行探究

  1.2復合尼龍粉的改性在基料中添加光吸收劑、流動劑、偶聯(lián)劑、無機填料等助劑,通過復合尼龍粉末配比優(yōu)化試驗,確定復合尼龍粉的最佳配方,完成粉末改性。

  激光燒結(jié)快速成形技術(shù)是利用激光提供能量,使材料吸收能量來達到成形的目的,所以光吸收劑在這里所起的作用是增加能量的吸收,因此要在材料里添加一定量的光吸收劑。流動劑是為了改善聚合物加工性的一種添加劑,它的主要作用是改善加工過程中塑料材料與機械之間及粉末材料內(nèi)部分子之間的相互摩擦,提高加工材料的流動性,從而改善塑料的加工性并提高制品性能。

  對于SLS成形方法而言,改變材料加工成形時的流動性的目的是防止粉末抱團、靜電及熔融的聚合物粘附于熱的加工設備表面。偶聯(lián)劑具有表面活性基團,有利于提高填料與聚合物的相容性,改善材料的微觀結(jié)構(gòu),使其拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率都有所提高。無機填料的加入可減少翹曲變形,提高成形精度及制品的尺寸穩(wěn)定性,改善尼龍粉末韌性的同時還能提高尼龍的拉伸強度。

  1.3復合尼龍粉末激光燒結(jié)工藝實驗試驗采用正交設計法,在450450點掃描快速成形機上對復合尼龍粉采用不同工藝參數(shù)進行燒結(jié),以燒結(jié)密度為主要性能指標,研究主要工藝參數(shù)對激光燒結(jié)成形性能的影響關(guān)系,采用方差分析法分析,得出一組最佳工藝參數(shù)。

  根據(jù)對燒結(jié)成形性能主要影響因素的分析,確定采用激光功率、激光掃描速度、鋪粉厚度及預熱溫度四個主要成形工藝參數(shù)作為試驗因素,根據(jù)要求結(jié)合試驗經(jīng)驗,選取四因素三水平的正交試驗方案,即L9(34),其中,數(shù)字1、2、3表示水平號,括號內(nèi)的數(shù)值表示該因素在該水平的數(shù)值。

  2結(jié)果與分析

  改性后的復合尼龍粉的掃描電鏡照片可以看出,大量小顆粒無機填料不規(guī)則分布在大顆粒的尼龍粉周圍,其中,從幾微米到幾十微米尺寸不等的圓球狀空心玻璃微珠很好地對不規(guī)則空隙進行了填充。由于無機填料的粒徑小,使粉末材料的比表面積增大,粒子與基體間的接觸面積增大,當材料受到?jīng)_擊時,能產(chǎn)生更多的屈服,吸收更多的沖擊能,并且有效地提高了鋪粉密度。

  通過激光燒結(jié)試驗得到的9組燒結(jié)成形件的拉伸強度值如下:y1=40374MPa,y2=35746MPa,y3=36200MPa,y4=35794MPa,y5=39610MPa,y6=39048MPa,y7=36850MPa,y8=37356MPa,y9=41385MPa由上述數(shù)據(jù)計算得T= 9i=1yi=342.363y=T/9=38040采用正交試驗的方差分析方法對試驗結(jié)果進行分析,根據(jù)方差分析的計算方法,可得所示的計算結(jié)果。中,Mij為第j列水平號為i的y值之和;mij為因子j的第i個水平的均值,mij=knMij,n為試驗次數(shù);k為水平數(shù);Sij為各列方差平方和,Sj=knki=1M2ij-1nT2;Rj為各列極差,Rj=max1 i jMij-min1 i jMij。

  所示是2號制件的斷口微觀形貌,可以看出,由于能量密度不大,對粉末進行激光燒結(jié)時,粉末并非完全熔化,液態(tài)保持時間較短,不能使粉層均勻地粘接起來,內(nèi)部空洞很多,致密性較差,因而制件性能不高。

  所示是在最佳工藝參數(shù)條件下激光燒結(jié)制件的斷口形貌,相比較可以看出,最佳工藝參數(shù)條件下激光燒結(jié)制件的斷口微觀組織致密性明顯提高,內(nèi)部空洞明顯變小變少,且由于玻璃微珠等無機填料阻礙了尼龍的大面積的結(jié)晶,鑲嵌在尼龍結(jié)晶體之間,有效減小了燒結(jié)表面的表面張力,使宏觀收縮量減小,翹曲現(xiàn)象得到有效控制。

  3結(jié)論(1)復合尼龍粉末材料的最佳配方(質(zhì)量分數(shù))為:尼龍12粉末886,無機填料10,偶聯(lián)劑03,流動劑05,光吸收劑06.(2)激光燒結(jié)復合尼龍材料的最優(yōu)工藝參數(shù)為:激光功率14W,預熱溫度95,掃描速度1400mm/s,鋪粉厚度01mm.


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