第6章快速成型典型工藝—熔融擠壓沉積快速成型工藝與設(shè)備

1、第6章快速成型典型工藝熔融擠壓沉積快速成型工藝與設(shè)備料料 絲絲送絲輥送絲輥噴噴 頭頭加熱圈加熱圈料絲自加壓式噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖料絲自加壓式噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖螺螺 桿桿電電 機(jī)機(jī)加熱器加熱器送絲輪送絲輪料料 絲絲螺旋擠壓噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖螺旋擠壓噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖壓縮空氣壓縮空氣熔融材料熔融材料融化罐融化罐氣壓式噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖氣壓式噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖FDM支撐支撐制件制件屋脊形屋脊形 選擇石蠟作為主體原材料，利用硬脂酸鹽對(duì)其改性。改性石蠟選擇石蠟作為主體原材料，利用硬脂酸鹽對(duì)其改性。改性石蠟加熱到一定溫度呈流體狀態(tài)，在氣壓作用下，可以順利流過直徑很加熱到一定溫度呈流體狀態(tài)，在氣壓作用下，可以順利流過直徑很小的噴嘴，形成均勻的絲

2、材。小的噴嘴，形成均勻的絲材。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)純石蠟絲材，因?yàn)楸砻骛ざ鹊停瑢?dǎo)致絲與絲之間根實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)純石蠟絲材，因?yàn)楸砻骛ざ鹊?，?dǎo)致絲與絲之間根本無(wú)法黏結(jié)在一起（見圖本無(wú)法黏結(jié)在一起（見圖1），因此無(wú)法作為氣壓熔融擠壓快速成），因此無(wú)法作為氣壓熔融擠壓快速成形材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著硬脂酸鎂含量的增加，混合材料黏度形材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著硬脂酸鎂含量的增加，混合材料黏度增加；隨著加熱溫度的增加，黏度降低。增加；隨著加熱溫度的增加，黏度降低。 純石蠟的熔融擠壓成型絲純石蠟的熔融擠壓成型絲圖2 石蠟和硬脂酸鎂混合材料的黏度測(cè)試051015202530354045747678808284T /Pas1

3、0:18:15:14:186Paraffin/magnesium stearate10：1200m8：1200m(b) 質(zhì)量比為質(zhì)量比為8:1混合材料絲材形貌混合材料絲材形貌(a) 質(zhì)量比為質(zhì)量比為10:1混合材料絲材形貌混合材料絲材形貌石蠟和硬脂酸鎂石蠟和硬脂酸鎂混合材料熔融擠壓蠟絲形貌混合材料熔融擠壓蠟絲形貌5：1200m(c) 質(zhì)量比為質(zhì)量比為5:1混合材料絲材形貌混合材料絲材形貌2/12)/)(nxxS 采用 計(jì)算的直徑標(biāo)準(zhǔn)偏差為到。而質(zhì)量比例為5：1的改性石蠟，一方面由于材料黏度較大，出絲緩慢、不順暢，絲材直徑明顯增加，平均直徑達(dá)到，而且，直徑標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)到，絲材直徑均勻程度顯著下降。

4、 脫黏10cm10：1(a) 石蠟和硬脂酸鎂質(zhì)量比為10:1混合材料快速成型制件形貌10cm8：1圖4 改性石蠟熔融擠壓快速成型制件形貌(b) 石蠟和硬脂酸鎂質(zhì)量比為8:1混合材料快速成型制件形貌 從制件表面質(zhì)量看出，石從制件表面質(zhì)量看出，石蠟與硬脂酸鎂質(zhì)量比為蠟與硬脂酸鎂質(zhì)量比為10:1時(shí)，絲與絲之間黏結(jié)不牢固，時(shí)，絲與絲之間黏結(jié)不牢固，絲與絲之間出現(xiàn)脫黏現(xiàn)象。絲與絲之間出現(xiàn)脫黏現(xiàn)象。當(dāng)石蠟與硬脂酸鎂質(zhì)量比為當(dāng)石蠟與硬脂酸鎂質(zhì)量比為8:1時(shí)，層與層之間沒有出現(xiàn)時(shí)，層與層之間沒有出現(xiàn)脫黏現(xiàn)象，表現(xiàn)出良好的成脫黏現(xiàn)象，表現(xiàn)出良好的成形性。形性。 1.5mm(a) 正常速度時(shí)，絲材端面(b) 速度

5、過大時(shí)，絲材端面圖5 擠絲速度對(duì)絲寬的影響ABCDEFObwh圖6 絲的截面形狀模型b: 絲端面矩形模型寬度，w: 絲端面組合模型寬度，h: 絲端面模型高度（分層厚度） 在成形過程中，擠出的絲要在成形過程中，擠出的絲要受到噴嘴下端面的作用，同時(shí)受到噴嘴下端面的作用，同時(shí)在填充方向上還受到已堆積絲在填充方向上還受到已堆積絲的拉伸作用，因此擠出絲應(yīng)該的拉伸作用，因此擠出絲應(yīng)該是具有一定寬度的扁平狀絲材，是具有一定寬度的扁平狀絲材，如圖如圖5。 噴嘴出絲速度、分層厚度以及掃噴嘴出絲速度、分層厚度以及掃描速度決定了絲的寬度，而絲的寬度描速度決定了絲的寬度，而絲的寬度決定了掃描間距的設(shè)置?？杉僭O(shè)熔融決定了掃描間距的設(shè)置。可假設(shè)熔融擠出絲截面為矩形和弧形組合模型擠出絲截面為矩形和弧形組合模型 5，如圖如圖6。 熔融擠出絲的寬度：熔融擠出絲的寬度：2/1222222222/1224255)(hmvhhhvmhbw圖7 擠絲寬度計(jì)算結(jié)果11.21.41.61.822.22.41416182022V/mm.s-1W/mm0.150