激光烧结的木塑制件力学性能及可加工性研究

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增材制造技术中的选择性激光烧结(selective laser sintering, SLS),作为发展较早的一项先进制造技术,因其在小批量、形状复杂的零件的快速生产方面具有明显优势而备受国内外研究学者及企业青睐。随着选择性激光烧结技术的应用与推广,可用耗材成为牵制该技术发展的主要因素之一;开发低能耗、高性能、成本低廉、绿色可持续性的耗材已成为该技术领域研究者及应用者的关注热点。响应选择性激光烧结可用耗材的发展需求,研究低成本、绿色环保、可循环利用的木塑复合粉末作为选择性激光烧结的可用耗材。本论文以松木粉和改性聚醚砜树脂(PES)粉末为主要原料制备P-PES木塑复合粉末并进行选择性激光烧结。实验中,采用差示扫描量热仪(DCS)测量主要原材料以及复合粉末的玻璃化转变温度,为选择性激光烧结实验预热温度的选取提供参考依据:多次单层烧结试验确定木塑复合粉末选择性激光烧结的工艺参数可选范围。通过傅里叶红外光谱测试曲线图和木塑SLS制件冲击断面的微观形貌观察,获得P-PES木塑复合粉末选择性激光烧结的界面粘结机理并分析其对力学性能的影响。探究主要原料的配比、松木粉碱化处理、工艺参数、环境温度变化对木塑SLS制件力学性能的影响情况。对放于室内不同阶段的木塑SLS制件的力学性能进行测量并得到木塑SLS制件在一定周期内力学性能的变化情况。采用实验设计方法(design of experiment,DOE),借用Minitab软件方便快捷地分析SLS工艺参数多因素对木塑SLS制件力学性能的影响程度,获得相关的数学模型,以提高力学强度为目的优化SLS工艺参数。采用后处理加工改善木塑SLS制件的密度、力学性能和防水性:研究木塑制件的可加工性,通过实验确定木塑SLS制件的最小加工尺寸,采用机械钻孔方式获得内径小于2mm的孔并得到加工参数范围;采用榫结构、钉连接和胶结合方式组装连接木塑SLS制件,获得激光烧结方向对原件、渗蜡件、渗树脂件的握钉力的影响规律。
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