3D打印复合材料在成型的时候,特别容易受打印参数的影响。为了保证做出来的试样质量好,就得研究控制形状和控制性能这两个方面。控制形状,就是看看打印速度、温度这些工艺参数,对试样的质量有啥影响;研究打印温度、速度、层厚等工艺参数对试件力学性能的影响,就是为了控制性能。从这两方面来说,打印温度和速度,是对试件成型影响最大的参数。当打印温度升高的时候,抗拉强度和弹性模量一开始会上升,然后又会下降。打印温度从200℃升高到230℃,拉伸强度上升了4.3%,弹性模量上升了11.06%;但从230℃升高到240℃,抗拉强度下降了1.02%,弹性模量下降了3.32%。打印温度是230℃的时候,抗拉强度能达到最大值50.16MPa,弹性模量也能达到最大值4340.38MPa 。打印温度太低或者太高,试件的力学性能都不是最好的。温度太低,材料没办法完全熔化,就会影响试样成型;温度太高,上一层材料熔化后还没完全冷却,在成型过程中就会产生缺陷,让试样力学性能变差。所以打印的时候,一定要选个合适的温度。
SLS技术呢,是用激光器当能源。先把粉末加热到比它熔点低一点的温度,用刷子把粉末在打印平台上均匀铺好,然后按照分层信息进行烧结。一层打印完,就接着烧结下一层。等全部打印结束,把多余的粉末去掉,就能得到烧结好的样件。因为这两种技术各有优势,所以在工业领域应用得很广泛。在这篇文章里,就分别用这两种技术,打印了PLA、PA、GF/PA材料的拉伸、断裂以及点阵结构试样。打印速度增加的时候,抗拉强度和弹性模量也会上升。打印速度达到60mm/min的时候,拉伸强度能达到最大值51.47MPa,弹性模量能达到最大值5102.12MPa ,平均增长幅度分别是2.34%和10.33%。也就是说,试件的力学性能会随着打印速度的增加而提高。在制备纤维增强复合材料的时候,试样的微观结构,是影响复合材料力学性能的关键因素。所以通过观察试样的断口,就能弄清楚不同工艺参数和原材料,是怎么影响试样力学性能的。这样就能减少复合材料在制备过程中出现的缺陷,提高试样的成型质量。这里有打印温度、打印速度以及不同原材料对应的试样破坏图,比如打印温度200℃,打印速度30mm/min的情况。要用线切割机把试样断口切下来,用导电胶把切下来的断口试样粘在样品台上,再喷上金,最后用SEM扫描试件断口,得到不同放大倍数下试样断口的样子。通过这些断口形貌,就能解释工艺参数和原材料,对试件力学性能的影响 。
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3D打印技术下的材料研究
更新时间: 2025-01-06 17:02:51 查看次数: 39
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