不锈钢纤维/碳纤维混杂增强聚醚醚酮基摩擦材料的制备与性能

研究了不锈钢纤维/碳纤维混杂增强聚醚醚酮(PEEK)树脂基半金属摩擦材料的配比、成型工艺对其摩擦磨损性能的影响,对其摩擦磨损机理进行了初步分析.结果表明:制备摩擦材料的优化工艺条件是热压温度320 ℃、压力35 MPa、保温时间3 min/mm,固化处理工艺为80 ℃×30 min 150 ℃×30 min 270 ℃×30 min 320 ℃×180 min;最佳配方为19.63%的PEEK、7.57%的不锈钢纤维、10.97%的碳纤维、6.51%的腰果壳油粉及55.33%的填料.经优化工艺制备的摩擦材料的摩擦因数稳定,磨损率低,摩擦材料的磨损在低温区主要属于磨粒磨损,在较高温度时属于粘着磨损和磨粒磨损的共同作用.     

工艺参数对固体自由成型工艺中陶瓷膏体挤出过程的影响

基于陶瓷膏体挤出的固体自由成型(SFF)技术是复杂陶瓷零件制造技术的重要发展方向,膏体挤出过程的控制对SFF陶瓷零件制作工艺至关重要.研究了挤出速度和挤出口尺寸对水基膏体挤出过程的影响,结果表明:挤出压力随挤出速度和挤出口长度的增加而增大,挤出体液相含量在速度较低时偏离初始值,发生了液相迁移现象;挤出压力图和液相迁移的发生存在一定的关系;在挤出速度为0.15 mm/s,挤出头长度和直径分别为12～18 mm和1mm的情况下,膏体挤出过程不发生液相迁移现象,可用于陶瓷零件的SFF制造工艺.     

PEEK材料的人工颅骨多点成型工艺参数优化

为了研究多点成型工艺对PEEK板的热压成型规律,提高PEEK板成型人工颅骨的质量,优化成型工艺参数.首先采用单向拉伸实验,构建了PEEK板的J-C本构模型,然后提出了多点成型工艺参数优化模型,为了对模型进行求解,采用ABAQUS软件建立人工颅骨多点成型三维有限元模型,采用不同温度和不同压力参数进行有限元数值模拟,通过对比不同工艺方案的优化目标函数结果发现:采用模具压力为30t,加热温度为250℃的模具工艺参数是最优工艺方案,此时表面形貌的误差为目标函数值最小为1.28mm.     

挤出沉积成型工艺参数优化研究

通过挤出沉积成型试验,对骨组织工程支架的成型工艺参数进行研究,以提高同轴骨支架组织工程的成型质量和力学性能。方法:首先采用田口法和方差分析法对打印参数进行了优选,其次分析了工艺参数对成型质量和力学性能的显著性影响,最后通过优选的工艺参数对实验结果进行了预测和分析。结果:结果显示,挤出沉积成型最优参数组合为喷头内外芯直径0.6 mm/1.5 mm,层高1.5 mm,打印速度30 mm/h,内芯材料配比1∶1.5;对骨支架特性影响的显著性由强到弱依次为层高、打印速度、内芯喷头直径和内芯材料配比。结论:验证实验结果表明,成型质量和力学性能实验值的信噪比与预估信噪比非常接近,说明挤出沉积成型工艺参数的优化对骨组织工程支架的成型质量和力学性能的提高是十分有效的。     

聚醚醚酮3D打印成形工艺的仿真和实验研究

为解决高性能医用聚醚醚酮（polyethoretheretherketone,PEEK）零件复杂结构难以加工的问题,采用基于熔融沉积原理的3D打印方式,辅以高温成形腔体结构,通过模拟仿真和工艺实验,开展PEEK的快速成形系统工艺研究。仿真结果表明：采用接近PEEK玻璃化温度的高温成形腔体环境,可以明显地减小PEEK试样的翘曲变形；采用较小内径的喷嘴,有利于PEEK丝材的熔化和熔融挤出稳定性。实验数据表明：喷嘴内径0.4 mm和打印层厚0.1 mm的设置条件下,PEEK试样的最高平均拉伸强度可达到74.74 MPa,接近传统注塑成形零件的拉伸性能。     

光学玻璃离心熔铸过程中成型热历史对反射镜的影响

为了研究离心熔铸反射镜制造技术中热历史状态(成型温度及冷却速度)对成型效果的影响,采用有限元分析软件Abaqus对不同的成型温度及冷却速率进行仿真分析,确定成型温度为950℃、冷却速率为1℃/s时可以完成反射镜在模具中的充模和成型;之后进行离心熔铸试验并对成型结果进行测量。在冷却速度大于1℃/s时,反射镜由于冷却后局部残余应力过大,导致其发生碎裂。同时通过对仿真结果、理论计算结果以及试验结果的分析对比,得到反射镜边缘的轴向高度与理论值相差10.12 mm,具有较大的面型误差,产生面型误差的原因是由于在高温成型冷却后反射镜体积收缩导致面型发生变化。     

熔融层积成型(FDM)3D打印中切片参数对拉丝现象的工艺影响研究

对熔融层积成型(FDM)技术的3D打印工艺进行研究,比较分析采用打印文件不同的切片参数对模型拉丝情况影响,减低FDM-3D打印模型过程中出现的拉丝情况。实验结果显示切片参数中的回抽距离、回抽速度和打印温度对模型拉丝现象有比较大的影响。当回抽距离为2 mm、回抽速度为2 500 mm/min、打印温度为195℃时,打印模型的拉丝现象最少。     

聚醚醚酮熔融沉积成形强度工艺参数的优化

为了提高聚醚醚酮(Poly-ether-ether-ketone,PEEK)熔融沉积成形(Fused deposition modeling,FDM)强度,利用正交试验方法研究了FDM打印工艺参数与力学性能之间关系。对喷嘴温度、打印速度和填充角度等影响因素下PEEK样件的力学性能进行对比分析,研究现有条件下最优打印参数,提高成形质量。结果表明各个工艺参数对试验结果的影响程度不相同,影响最为明显的是喷嘴温度,其次是填充方式,打印速度对试验结果的影响较小。最佳工艺参数组合为:喷嘴温度420℃,打印速度10mm·s~(-1),填充方式0°。改善工艺参数后可提高PEEK成形件的强度,制造出的个性化假体的力学性能能够满足临床使用的要求。一例PEEK假体已经成功应用于临床,为其在临床上的广泛应用奠定基础。     

基于反向传播神经网络的压制成型工艺参数优化

利用反向传播神经网络的可预测性,基于Matlab软件进行压制成型工艺参数优化。以成型温度、成型压力、成型时间及升温速率这四个工艺参数为输入因素,以结合强度、摩擦因数和磨损量这三个性能评价指标为输出参数,建立反向传播神经网络模型,进行训练学习与仿真计算,并进行检验。通过这一反向传播神经网络模型,可以预测不同工艺参数组合下的压制成型制品性能评价指标。通过研究确认,当成型温度为332.32～348.04℃,成型压力为9.39 MPa～9.84 MPa,成型时间为48.87～51.18 min,升温速率为5.86～6.14℃/min时,压制成型的金属塑料自润滑复合材料综合性能最佳。     

浆料挤出式陶瓷3D打印工艺参数及打印件结构角度研究

针对挤出式陶瓷3D打印用于制备铸造型壳，分析了不同层高下浆料的挤出与堆积情况。通过3D打印试验，对比研究了挤出口内径、层高和打印速度对打印过程及打印质量的影响，获得了合适的工艺参数值；对比研究了不同的空间倾斜角度、打印平面内的角度下打印件的质量，获得了打印件的空间最大倾斜角度和打印平面内的最小角度。结果表明，合适的工艺参数为挤出口内径0.6～0.8 mm，层高0.6 mm左右，打印速度20 mm/s；打印件的内、外最大倾斜角度为40°，打印平面内的最小角度为30°。     

反应挤出聚氨酯／纳米SiO2／PVC复合材料工艺研究

在聚氯乙烯（PVC）挤出成型工艺的基础上,结合聚氨酯（Pu）的反应特点,选用经钛酸酯表面处理过的纳米二氧化硅（nano—SiO2）作为纳米材料,对PU／nano—SiO2／PVC复合材料进行了探索,利用超声辐照技术并经搅拌将nano—SiO2分散于液化4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（L-MDI）中,良好地解决了物料的分散问题;研究了反应挤出工艺条件对复合材料性能的影响。结果表明：挤出速度40-50r／min、均化段温度180-190℃最为合适：PU／nano—SiO2的质量比为5：1时,对PVC的增韧效果最佳,PU和nano—SiO2能协同增韧PVC,且nano—SiO2具有补强作用,当PU／nano—SiO2／PVC质量比为5：1：20时,复合材料的综合性能最优。     

基于FDM的低熔点金属牙模制备方法研究

对熔融沉积成形过程中丝材的受力情况进行了分析,分别建立了丝材进给力和挤出阻力数学模型以及有温度场影响情况下的力学模型;通过ANSYS Workbench软件对喷头温度场分布情况和挤出阻力进行有限元分析与计算,并对一定打印温度下的进给力和挤出阻力进行计算比较,得出在230℃~240℃范围内满足打印条件的结论。通过熔融沉积成型技术以低熔点金属材料制备具有一定精度的牙模,通过不同打印温度和不同分层厚度的制备实验发现:在240℃时初始层成型质量较好,同时分层厚度越小得到的牙模越精细。考虑到成型时间和成型质量,最终选择打印温度240℃、分层厚度0.2mm作为牙模制备的参数设置。     

技术文摘专栏

振动强化塑料挤出混合过程的多物理场数值模拟 【摘要】：借助流体动力学软件Polyflow对单螺杆挤出机压缩段进行简化建模与模拟仿真,研究了稳态与动态加工成型条件对螺槽流道内速度场、压力场、剪切速率场、黏度场等物理场的影响。结果表明：振动强化成型时,各物理场随时间动态变化,     

ABS材料对讲机外壳设计与3D打印优化成型

3D打印又称三维打印、快速原型制造和增材制造,该项技术作为快速成型领域的一种新兴技术发展迅猛,但是在使用过程中也存在着设备打印材料单一、精度低、调整能力差等缺点,采用ANSYS软件中的APDL语言编写命令流,建立分析模型与运行路径,分析不同打印参数对3D打印过程中温度场的影响,计算喷头温度T1、成形室温度T2和打印速度V三个参数对温度分布、节点冷却-时间、温度梯度和冷却速率等影响,最终得到最佳打印参数为喷头温度T1=200℃、成形室温度T2=90℃、打印速度V=30mm/s。通过"有限元分析—验证—改进设备(如有需要)—打印对比—得出优化结果—生产、制造"这种思路与方法,可以推广到绝大部分塑料(如PP、PC、PEEK等)的打印中,并可以进一步推广到金属与合金的3D打印过程中去,能够有效的减少计算时间和验证频率,具有很高的应用与技术价值。     

赛隆陶瓷注射成型喂料的流变性能

用毛细管流变仪测试了赛隆陶瓷注射成型用喂料在不同温度、不同剪切应变速率下的黏度,对喂料的流变性能进行了研究,分析了黏度对剪切应变速率和温度的敏感性,研究了注射温度对成型坯体的质量影响.结果表明:该喂料在高温下具有非牛顿假塑性流变行为,具有良好的充模性,在不同温度下的非牛顿指数n值皆小于1;在130℃时喂料的n值最小,为0.393 2,流变稳定性最好,所以注射成型坯体的质量最好.     

CNT/PDMS柔性传感材料的打印工艺及性能研究

针对复合导电材料CNT/PDMS应用于柔性传感以及复杂结构设计的需求,将直写打印技术与该复合导电材料的成型制备方法结合起来,研究了CNT/PDMS复合材料的打印工艺和电阻传感性能。在试验研究中,首先配置了不同CNT含量的打印墨水,并对打印墨水的流变性及材料导电性进行测试,试验结果表明配置的打印墨水均具有粘弹性以及剪切变稀的性质,其中以CNT质量分数为7%的墨水用于直写打印时兼具导电性好易挤出且成型好的特点。通过单点成线试验,设置3D打印机参数为:扫描速度为10mm/s,挤出气压为0.3MPa。在此基础上,进行简单平面条状、二维网状结构以及立体网格结构的打印,对打印的条状结构进行温度和单轴拉伸试验,在不同的温度和拉伸率下打印件均表现有电阻传感特性;对网格状电路进行柔性电路性能测试,在对其施加6 V左右电压时,无论网格电路处于伸展还是弯曲状态均能表现出良好的导电性能;对打印的立体网格结构进行压力传感试验,结果表明复合材料有良好的压敏特性。性能表征结果证明该打印工艺可行,从而为后续该材料的复杂结构制造以及在柔性传感电子设备中的应用奠定基础。     

基于ABAQUS的7150-T6铝合金直角铣削仿真研究

为促进T6态7150铝合金在直角铣削过程中加工工艺参数的优选,使用ABAQUS分析软件,结合正交实验和极差分析法研究T6态7150铝合金仿真铣削过程,探讨不同加工工艺参数(铣削速度、进给量、铣削深度等)对铣削应力和铣削温度的影响规律。研究结果表明：铣削速度、铣削深度、进给量对最高温度、平均应力、铣削力均存在一定影响;考虑到铣削刀刃强度因素,铣削深度不应大于0.25mm;当进给量为0.2mm/z时,铣削变形区位置的温度变动幅度较小,可采用较大的进给量以增加材料去除率;同时可以选择较快的铣削速度进行加工,铣削速度为320m/min。     

数控加工参数对FDM成型精度影响研究

为了提高熔融沉积成型(FDM)打印件的表面质量,提出利用数控加工方式对FDM工艺成型件进行表面加工的后处理方法。采用正交试验法,分别研究主轴转速、进给速度和切削深度等数控加工参数对FDM工艺成型件的表面加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明,通过数控加工可以有效提高FDM工艺成型的精度。当主轴转速为600r/min,切削深度为0.4mm,进给速度为0.1mm/min时,加工误差达到最小值0.01mm。当进给速度为0.1mm/min,切削深度为0.4mm,主轴转速为400r/min时,表面粗糙度达到最小值1.824μm。     

基于Oxley理论的40CrMnMo合金钢车削过程剪切区应力应变行为研究

基于Oxley-Welsh切削理论和40Cr Mn Mo工件材料的车削试验,综合考虑剪切区材料尺寸变化、温度及加工硬化等因素对剪切区应力应变行为的影响,探讨了40Cr Mn Mo工件材料切削过程中切削用量对剪切区应力应变的作用规律。研究结果表明:车削过程中工件材料40Cr Mn Mo剪切区的静水压应力与剪切流动应力的差对40Cr Mn Mo工件材料的均匀塑性变形有显著影响;静水压应力大表明剪切区材料加工硬化作用明显,温度对工件材料热软化作用弱,材料塑性变形均匀;当v_c=115m/min、f=0.42mm/r、a_p=3.5mm时,40Cr Mn Mo工件材料剪切区静水压应力与剪切流动应力的应力差最大,其均匀塑性变形最佳,抗不均匀塑性变形能力最强。     

搅拌摩擦加工对AM60B镁合金高温摩擦磨损性能的影响

在不同的旋转速度和进给速度下对AM60B镁合金进行搅拌摩擦加工(FSP),研究FSP对AM60B镁合金微观组织和硬度的影响;研究搅拌摩擦加工之后的AM60B镁合金在不同温度下的摩擦磨损性能,并分析其磨损机制。结构表征结果表明:FSP使AM60B镁合金搅拌区的晶粒细化,热机影响区的晶粒再结晶,热影响区的晶粒变长;随着旋转速度的升高晶粒尺寸增大。摩擦磨损试验结果表明:随着试验温度的升高,FSP处理试样的磨损率增大,摩擦因数增大;1 600 r/min、200 mm/min下的FSP处理试样,在25℃时的磨损率是母材的70%,200℃时的磨损率为母材的95%;25℃下,AM60B镁合金的磨损机制为磨粒磨损和轻微的剥层磨损,FSP处理试样的磨损机制主要是磨粒磨损,而100和200℃下,AM60B镁合金和FSP处理试样磨损机制均为严重的剥层磨损;200℃下,进给速度为200 mm/min,旋转速度为2 400 r/min时,试样表面磨损最严重,进给速度为300 mm/min,旋转速度为2 000 r/min时,试样表面磨损最轻,这可能是由于FSP引起了镁合金的硬度变化,从而影响了耐磨性的变化。