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FDM工藝參數(shù)對3D打印件微觀結(jié)構(gòu)及耐磨損性能的影響

魔猴君  行業(yè)資訊   1992天前

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近期,利比亞的班尼瓦利德高等工程技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系的研究人員采用確定性篩選實驗設(shè)計(definitive screening design,DSD)方法,探討層厚、空氣間隙、填充角度、3D打印方向、擠出絲寬以及外殼圈數(shù)等FDM工藝參數(shù)對PC-ABS打印件耐磨損性能的影響。


1. FDM工藝參數(shù)

磨損試驗在24℃干燥環(huán)境下,以10N正壓力作用在高35mm,直徑6mm的試樣上,摩擦頭轉(zhuǎn)速300r/min,每個試樣摩擦10000轉(zhuǎn)后測試計算磨損量。磨損量(Specific wear rate,SWR)的計算公式如下:

結(jié)果顯示,隨層高的增加,試樣的SWR值升高(即耐磨損性能降低)。通過觀察0.1mm和0.3mm層的試樣,較低的層高設(shè)置打印出的試樣具有更好的打印質(zhì)量和表面質(zhì)量,從而降低了接觸面的摩擦力。由于空氣間隙的增加產(chǎn)生了孔隙結(jié)構(gòu),從而降低了試樣的密度,導(dǎo)致SWR值下降。填充角度的增加引起了磨損率的顯著降低,因為當(dāng)填充角度為90°時,擠出絲的打印方向與試樣寬度方向平行,各填充角度的試樣表面結(jié)構(gòu)見圖2。而不同的打印方向產(chǎn)生不同程度的階梯效應(yīng),從而影響磨損性能。當(dāng)擠出絲和外殼圈數(shù)為中間值時,試樣具有更好的耐磨損性能。

2. (a)主要效果圖;(b)不同光柵角度對零件表面的影響

該研究采用確定性篩選設(shè)計來研究FDM工藝參數(shù)對比磨損率的影響??偨Y(jié)得出,光柵角度、層厚、打印方向和外殼圈數(shù)是影響FDM打印件磨損性能的最顯著的參數(shù)。其中磨損率隨著層厚和打印方向的減小而減小,但隨著光柵角的增加而減小。此研究探討了工藝參數(shù)與磨損機(jī)理之間關(guān)系,并檢測打印件的實際磨損程度和微觀結(jié)構(gòu),同時也為FDM工藝參數(shù)對其他材料磨損性能的影響,提供了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

Ahmed M O , Hasan M S , Lal B J . Analysis of wear behavior of additively manufactured PC-ABS parts[J]. Materials Letters, 2018, 230:261-265.

來源:中國3D打印網(wǎng)

   
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