基于选择性激光烧结技术的玉石粉末成型技术研究

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传统的玉石加工过程分为五部分,包括选料,切割,琢磨,抛光,上蜡五个步骤,费时费力,并且无法获得结构复杂精美的玉器,原材料无法得到充分的利用。而SLS成型技术具有能够打印复杂结构,材料利用率高等优点。本文的目的是研究玉石粉末的SLS成型工艺及成型件的后处理工艺。主要研究内容如下:选择环氧树脂为粘结剂,并对购买的环氧树脂进行细化处理。细化是通过行星球磨机球磨的方式来实现的。使用200目与240目筛网进行筛选即可得到细化后的环氧树脂粉末。影响最终颗粒尺寸的因素有球磨机转速,磨球类型,球磨时间,球料比。本文通过实验确定了最终球磨工艺参数为与混粉工艺。环氧树脂具有多种型号。本文初选E06,E12,E03为粘结剂,并通过激光烧结实验的方法得到数个模型,根据烧结成型得到的模型强度,最终确定了环氧树脂E12作为粘结剂。确定了粘结剂类型之后,依次配置环氧树脂比例不同的混合粉末,并通过烧结实验得到较佳的粘结剂比例。对环氧树脂E12与玉石材料均匀混合粉末的激光烧结机理做了探讨,分析了激光功率、扫描速度、扫描间距、单层层厚四个激光烧结工艺参数对形坯强度和精度的影响。设计四元素三水平的正交实验表,通过加权综合评分法法得到了最优的激光烧结工艺参数,优化后的工艺参数为:激光功率11W,扫描间距0.2mm,单层厚度0.1mm,扫描速度2000mm/s。激光烧结得到的模型具有强度低,孔隙多的特点,常常对零件进行后处理。通常的后处理措施包括:清粉,脱脂,浸渗,高温烧结四个步骤。本文采用毛刷清粉的方式,对零件表面多余的粉末进行清扫;使用二氧化硅胶体作为浸渗剂;分析了降解温度和保温时间对降解过程的影响;研究了玉石件的高温烧结机理及高温烧结参数对烧结件性能的影响。得到了合理的脱脂工艺与烧结工艺。本文研究了环氧树脂的球磨工艺,玉石粉末的选择性激光烧结工艺,激光烧结制件的后处理工艺。创造性的将选择性激光烧结技术与传统的玉石加工进行了结合,同时扩展了SLS技术可使用的材料库,为后续的研究奠定了基础。
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