溶剂法含能材料增材制造试验系统中材料的工艺适应性研究

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近年来,增材制造技术在诸多领域都有了长足的发展与进步,若是能将增材制造技术应用于含能材料的成型制造有望解决现无法成型的复杂结构和多材料复合成型等难题。因而结合增材制造技术,试验系统改造,工艺参数改进对溶剂法含能材料在增材制造试验系统中材料的工艺适应性进行了研究。首先,本文对材料以及成型原理进行了研究,通过实际操作确定了材料最佳溶剂比为1.1:1,并对于所得材料的各项参数进行测试,主要测试并分析其剪切粘度与热力学性能参数,得出入口压力与挤出速度为正相关关系,但喷头直径与挤出速度无明确的线性关系,而在溶剂比为1.1:1条件下材料的导热系数为0.6077W/m·K,热扩散率为0.01629mm2/s,比热容为 3.39×104J/kg·K。其次,通过溶剂法获得快速成型所需原料后,使用计算机与机械联用系统进行快速成型实验步骤,通过正交变量法不断改变变量研究了成型过程中各项工艺参数改变对于成型结果的影响,并得出规律:打印层厚增大时试样的的尺寸偏差率在长度宽度高度三个方面均明显变大,打印层厚越小,成型试样尺寸精度越高。挤出速度和填充速度对于尺寸精度的影响并无明显线性关系成型件在长度与宽度的尺寸测量值大部分小于成型件的理论模型尺寸,而在高度方向上的尺寸测量值则在试验成型件设计尺寸值上下波动。最后,在快速成型步骤成功完成后,对所得样品的尺寸精度及孔隙率进行了分析以确定成型质量,并找出了在只考虑X、Y方向的尺寸精度时,本试验中的最优工艺参数应该为:挤出速度40mm/s,填充速度35mm/s,打印层厚0.2mm,使用直线填充方式;若只考虑Z方向的尺寸精度时,本试验中的最优工艺参数应该为:挤出速度40mm/s,填充速度35mm/s,打印层厚0.2mm,使用同心圆填充方式;若只考虑成型试样密实度最好,最优工艺参数为挤出速度为30mm/s,填充速度为40mm/s,打印层厚为0.2mm时采用阿基米德折弦填充的方式。
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