论文部分内容阅读
3D打印技术是一种以数字模型文件为基础,通过逐层叠加的方式来构造物体的技术。选择性激光烧结(SLS)以激光为热源分层烧结粉末材料叠加成形,是一种典型的3D打印技术。PA2200具有良好的机械性能,在SLS中易加工成形,是目前SLS中最常用的烧结材料。然而,在SLS PA2200过程中,有大量的粉末并未被烧结,这部分粉末的回用对降低成本具有重要意义。然而,粉末在成形过程中受高温作用,回用对成形件性能的影响规律尚不明确。本文使用EOS P110 3D打印系统和EOS PA2200粉末,系统考察了粉末回用次数对成形件性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、XRD、红外光谱(Infrared spectrum,IR)和熔融指数(MI)等系统研究了回用对粉末特性的影响。结果表明回用并没有改变粉末的形貌、尺寸和分布;但是经回用之后粉末的熔点升高了约3℃;新粉的结晶度为51%,一次回用之后上升到53%,之后略有减小;熔融指数从新粉的18.39g/10min降低到八次回用粉的12.4g/10min;分子链发生断裂。力学性能分析表明,新粉成形试样的各项力学性能均低于一次回用粉成形试样力学性能,一次回用到八次回用,试样抗拉强度、冲击韧性和硬度均逐渐减小,而延伸率和弹性模量先增加后减小。通过XY/Y、YZ/Y和YZ/Z三种成形方式比较了粉末回用对不同成形方式试样力学性能的影响,结果表明XY/Y和YZ/Y两种成形方式试样的抗拉强度、延伸率和冲击韧性优于YZ/Z成形方式的试样,并且随着回用次数的增加这种趋势越明显。而XY/Y和YZ/Y两种成形方式试样的抗拉强度和冲击韧性相差不大,YZ/Y成形方式试样的延伸率优于XY/Y成形方式试样的延伸率。对于硬度来说,XY/Y成形方式试样的硬度大于YZ/Y和YZ/Z两种成形方式试样的硬度,并且后两者相差不大。三种成形方式试样的弹性模量没有太大的变化。分析了次级烧结和Z轴盈余的形成原因以及其对成形件精度的影响,通过弧长与弦长的方法系统分析了粉末回用对成形件翘曲的影响,结果表明随着回用次数增多,成形件翘曲程度逐渐增加,最后趋于不变。通过测量成形件X、Y、Z三个方向的尺寸,系统分析了粉末回用对成形件尺寸精度的影响,结果表明,回用使得成形件三个方向的尺寸偏差都先减小后增大。SLS成形件不同表面的表面粗糙度存在差异,受粉末性能的影响。分析了成形试样侧面、底面和上表面表面粗糙度存在差异的原因以及粉末回用对成形件表面粗糙度的影响。结果表明新粉成形试样侧面、底面和上表面的表面粗糙度分别为10.31μm、9.8μm和8.03μm;一次回用三个面的表面粗糙度分别为7.36μm、6.4μm和6.2μm,从一次回用到八次回用三个面的粗糙度都逐渐增加,八次回用三个面的粗糙度分别为11.05μm、11.28μm、10.02μm,其中,在低回用次数下,侧面的粗糙度大于底面的粗糙度,上表面的粗糙度最小。