PS对PS/CF复合材料SLS烧结件力学性能及成型精度的影响

以聚苯乙烯（PS）作为基体材料制备了聚苯乙烯/碳纤维（PS/CF）复合粉末材料,在激光功率为30 W,预热温度为80 ℃和分层厚度为0.25 mm等条件下,研究了基体材料的粒径及含量对PS/CF复合材料选择性激光烧结件的力学性能及成型精度的影响。结果表明,制得的PS/CF复合粉末材料的粒径满足选择性激光烧结工艺（SLS）的要求;当基体材料的平均粒径为75 μm,PS与CF的质量比为9∶1时,PS与CF之间的融合效果最佳;此时弯曲、拉伸和冲击强度分别可达6.88、2.97 MPa和298 kJ/m2,x向、y向及z向的尺寸偏差绝对值仅为0.8 %、0.22 %、1.6 %;与相同粒径的纯PS相比,弯曲、拉伸和冲击强度分别提高了62.06 %、74.29 %、83.95 %,x向、y向及z向尺寸精度分别提高了5.44 %、69.44 %、81.34 %。     

工艺参数对PS/改性滑石粉SLS烧结件力学性能的影响

利用硅烷偶联剂KH560对滑石粉进行表面改性,之后将其与聚苯乙烯(PS)粉机械共混,制备PS/改性滑石粉复合粉末。在预热温度85℃和8层网格支撑等条件下,采用选择性激光烧结(SLS)工艺将粉末制备成烧结件。采用扫描电子显微镜观察了滑石粉与PS的界面,发现通过对滑石粉进行表面改性,不仅可以使其均匀地分散于PS粉中,而且两者的相容性也得到了改善。通过正交实验法研究了SLS工艺参数对PS/改性滑石粉烧结件力学性能的影响。利用极差分析法与综合平衡法得到了多指标下的最优工艺参数组合,即单层厚度0.18 mm,扫描间距0.28 mm,激光功率27 W,扫描速度1 200 mm/s,此时PS/改性滑石粉烧结件的拉伸强度为4.29 MPa,弯曲强度为14.4 MPa,冲击强度为4.4 k J/m~2,相比纯PS粉烧结件分别提高了4.9%,10%和56%。     

选区激光烧结工艺参数对PS/PE混合粉末成型精度的影响

为了改善聚苯乙烯(PS)选区激光烧结的成型质量,采用机械混合的方式制备了PS/聚乙烯(PE)混合粉末材料。在激光功率30 W,分层厚度0.25 mm,扫描方式XYSTA等因素不变的条件下,分别研究了扫描速度、预热温度和扫描间距对PS/PE烧结件X、Y、Z向尺寸精度的影响及规律,根据综合平衡法原则通过正交试验和极差分析优选出了最佳的工艺参数组合。结果表明,就PS/PE混合粉末烧结件X向精度而言,扫描速度对其影响最大,预热温度最小;就PS/PE混合粉末烧结件Y向精度而言,预热温度对其影响最大,扫描间距最小;就PS/PE混合粉末烧结件Z向精度而言,扫描速度对其影响最大,预热温度最小;最佳工艺参数组合为:扫描速度1 600 mm/s,预热温度80℃,扫描间距0.31 mm;此时烧结件X、Y、Z向尺寸相对偏差绝对值仅为1.28%、1.32%、1.45%。     

工艺参数对聚苯乙烯/碳纤维SLS烧结件精度及致密度的影响

通过选区激光烧结技术对聚苯乙烯/碳纤维(PS/CF)复合粉末材料进行烧结实验,研究了工艺参数对PS/CF烧结件致密度和微观组织的影响及规律。结果表明,在烧结过程中烧结件致密度随着预热温度和激光功率的增大而不断提高;随着扫描速度和分层厚度增大而减小。在保证成型精度的前提下,最佳的工艺参数组合为:预热温度85℃,激光功率30 W,扫描速度1 800 mm/s,分层厚度0.20 mm;此时烧结件Z向尺寸偏差仅为1.55%,致密度可达72.35%。通过SEM微观分析可以看到,随着PS/CF复合材料烧结件致密度的提高,PS熔化程度越高,烧结件内部PS与CF融合得越充分,浸入PS中的CF含量越高。     

PS/CF复合粉末激光选区烧结工艺研究

为提高聚苯乙烯粉末烧结件的强度,制备了聚苯乙烯/碳纤维(PS/CF)复合粉末,采用正交实验方法研究了不同工艺参数对PS/CF复合粉末SLS烧结件弯曲强度的影响,确定了最优工艺参数。结果表明,复合粉末试样的弯曲强度最高可达7.49 MPa,比纯PS粉提高2.88倍;弯曲强度随扫描速度和层厚的增大而减小,随预热温度的增加而增大;PS/CF复合粉末的最优工艺参数为扫描速度1 800 mm/s,预热温度85℃,层厚0.18 mm。     

PS/PMMA复合粉末选择性激光烧结成型精度工艺参数的研究

针对聚苯乙烯(PS)粉末在激光烧结成型过程中出现的成型件精度不足的问题,通过机械混合方式制备PS/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合粉末,研究成型件在激光功率30 W、预热温度95℃条件下,填充扫描速度、分层厚度及激光扫描间距对其长(X)、宽(Y)、高(Z)三个方向上尺寸精度变化的影响。首先采用单因素实验确定了三种工艺参数范围,再通过多因素正交实验对影响成型精度的工艺参数进行优化,得出烧结过程中的最优参数,以提高PS/PMMA复合粉末的激光烧结精度。结果表明,分层厚度对Z向成型精度影响最大,其次为扫描速度和扫描间距,分层厚度0.22 mm、扫描速度2 600 mm/s、扫描间距0.32 mm为最优参数,实验最终将试验件误差控制在0.34%。     

聚苯乙烯/玻璃纤维复合粉末SLS烧结件收缩率实验研究

针对选择性激光烧结(SLS)制件尺寸精度差的问题,对聚苯乙烯/玻璃纤维复合粉末进行烧结实验研究。在激光功率25 W、扫描间距0.30 mm等工艺条件下,研究了预热温度、分层厚度和扫描速度对正八面体烧结件尺寸收缩率的影响。为了得到最优工艺参数,采用正交实验设计法对三种影响因素进行研究。结果表明,在同一工艺参数组合下,制件竖直方向的尺寸收缩率比水平方向的收缩率变化幅度大;最优的工艺参数为:预热温度85℃、扫描速度2 000 mm/s和分层厚度0.20 mm;最优工艺参数下制件水平方向修正系数为1.014 7,竖直方向的修正系数为1.024 1。经过修正的模型在最优工艺参数下烧结达到了PS/GF复合粉末烧结件的精度要求。     

选择性激光烧结PS/PET/GF复合粉末工艺参数的研究

在选择经激光烧结工艺下,通过对聚苯乙烯(PS)粉末基体材料中添加聚酯纤维和玻璃纤维(GF)进行改性实验,分析总结了不同工艺参数下PS/聚酯纤维(PET)/GF烧结件尺寸精度及弯曲强度的变化规律及成因。选取扫描间距、扫描速度与分层厚度三种工艺参数进行三因素三水平正交实验,以烧结件Z向尺寸精度和弯曲强度为实验指标,通过方差分析法得到一组最佳工艺参数组合。结果表明,在工艺参数范围内,弯曲强度和精度呈现此消彼长的规律;最优参数组合为分层厚度0.19 mm,扫描速度1 700 mm/s,扫描间距0.21 mm,此时PS/PET/GF复合粉末烧结件的弯曲强度为9.75 MPa,Z向尺寸误差为10.45%。     

PS/ABS复合粉末选择性激光烧结工艺参数的实验研究

针对选择性激光烧结件力学性能和尺寸精度差的问题,通过机械混合法制备了聚苯乙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(PS/ABS)的复合粉末。在预热温度85℃、8层网格支撑等条件下,采用单因素实验法研究激光功率、扫描速度、扫描间距和单层厚度对烧结件强度和相对误差的变化规律,并用正交试验对工艺参数进行优化。结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增加而提高,随扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而降低。Z向尺寸相对误差随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而减小;由极差分析可知,激光功率对PS/ABS烧结件弯曲强度和Z向尺寸相对误差的影响最大;最优的工艺参数组合为:激光功率30 W、扫描速度1 200 mm/s、扫描间距0.32 mm和单层厚度0.26 mm,此时烧结件的弯曲强度为7.85 MPa,Z向尺寸相对误差为1.30%。     

激光选区烧结PS制件的精度研究

通过对聚苯乙烯粉末在全熔融状态下选区激光烧结,研究激光烧结工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度)和等能量密度对烧结件的成型精度的影响规律。结果表明,零件的尺寸误差随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度、扫描间距、铺粉厚度的增加而减小;在等能量密度的状态下,零件的尺寸误差基本稳定。     

选择性激光烧结PS/ABS复合粉末成型件精度的实验研究

通过机械混合法制备了聚苯乙烯(PS)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)的复合粉末。针对选择性激光烧结成型件精度不高的问题,在预热温度75℃、激光功率25 W的条件下,研究了扫描间距、扫描速度和单层厚度对PS/ABS成型件长(X)、宽(Y)、高(Z)三个方向尺寸精度的影响,并用正交试验对工艺参数进行优化。结果表明,PS/ABS复合粉末烧结时,成型件的Z向尺寸相对误差变化最大;在所研究的工艺参数中,扫描速度对成型件尺寸精度影响最大,单层厚度影响最小;确定最优的工艺参数组合为扫描间距0.32 mm、扫描速度1 800 mm/s和单层厚度0.28 mm,此时Z向尺寸相对误差为0.32%。     

PS/PET/GF三元复合材料SLS工艺参数耦合实验研究

为了研究选择性激光烧结工艺参数对聚苯乙烯（PS）/聚酯纤维（PET）/玻璃纤维(GF)三元复合材料烧结件质量的影响,选取分层厚度、扫描速度和扫描间距3个工艺参数进行耦合实验,分析总结了尺寸精度和弯曲强度的变化规律和原因。其中,x和y方向对PS/PET/GF复合粉末烧结件尺寸精度的工艺参数变化影响较小,而z向对其影响较大,弯曲强度主要受成型过程中激光能量密度的影响。结果表明烧结件的弯曲强度和精度呈此消彼长的变化规律,这对选择合适的工艺参数来提高烧结件的质量提供了实验依据。     

CF表面处理对SLS用PA12/CF复合材料性能的影响

利用热空气处理法和浓硝酸处理法分别对碳纤维(CF)进行表面处理,然后与尼龙(PA)12粉末按量比3∶7通过机械混合法制备PA12/CF复合粉末材料。将复合粉末材料进行注塑成型,考察了热处理温度及浓硝酸处理时间对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,浓硝酸处理时间为1 h处理效果最好,与未处理的CF复合材料相比,注塑样条拉伸强度提高23%,弯曲弹性模量提高133%,维卡软化点提高6.2℃;扫描电子显微镜分析表明,经过热处理后的CF在PA12基体中分散均匀,两者的界面相容性良好。     

次级烧结对选择性激光烧结石墨成型件的尺寸精度影响

石墨/酚醛树脂混合粉末具有较高的导热性能,在进行选择性激光烧结成型过程时,次级烧结现象更为显著,这对石墨成型件的尺寸精度会产生较大的影响。本文首先确定了石墨/酚醛树脂混合粉末的烧结固化温度区间,其次利用有限元法模拟分析了预热温度、激光能量密度等对次级烧结区域大小的影响,发现了石墨成型件的尺寸精度变化规律,并进行了实验验证。     

PS/化学气相沉积CF选区激光烧结多指标正交试验参数的优化

针对选择性激光烧结(SLS)工艺中聚苯乙烯(PS)粉末烧结件精度不高且强度不能满足实际需求的问题,将经过化学气相沉积法处理的碳纤维(CF)粉末、PS粉末、分散剂和抗静电剂进行机械混合,制备了PS/气相沉积CF复合粉末。以Z向尺寸相对误差、致密度和弯曲强度为实验指标,先采用极差分析法进行单个指标的优化,再利用综合平衡法对多指标正交试验进行整体参数优化分析。结果表明:复合粉末粒度主要分布在30.63~142.00μm;对于PS粉末烧结件,化学气相沉积CF粉末比普通的CF粉末具有更好的改善尺寸精度、填充和增强的效果;烧结件的最佳工艺参数组合为:预热温度为80℃,激光功率为27 W,扫描速度为1 800 mm/s和扫描间距为0.30 mm。此时烧结件的Z向尺寸相对误差为5.47%,致密度为0.626 g/cm3,弯曲强度为10.68 MPa。相比于纯PS粉末烧结件,分别提高了24.55%,30.42%,136.28%。     

模压工艺参数对热塑性PF/CF复合材料力学性能的影响

采用浓硝酸对短切碳纤维(CF)进行表面氧化处理,利用模压法制备了热塑性酚醛树脂(PF)/CF复合材料,讨论了成型温度和保压时间等模压工艺参数对复合材料力学性能的影响。结果表明,无论保压时间和CF含量如何变化,成型温度为170℃时的复合材料弯曲强度和缺口冲击强度总体上均比成型温度为150和160℃时的高,且在成型温度为170℃的条件下,不同CF含量的复合材料力学性能在保压时间为15 min时出现最大值的次数最多。据此,确定了短切CF质量分数在5%~25%范围内的热塑性PF/CF复合材料模压成型最佳工艺参数为成型温度170℃、保压时间15 min。     

气相沉积CF改性PS的选择性激光烧结

由于普通碳纤维(CF)对聚苯乙烯(PS)烧结件弯曲强度的改善有限,在前期理论及实验基础上,对CF材料做气相沉积处理,制备PS/CF复合材料,再进行选择性激光烧结(SLS)实验,验证其增强效果;然后,改变经气相沉积法处理的CF与PS的配比,分析CF含量对制件强度及精度的影响;最后结合扫描电子显微镜(SEM)观察烧结件断面内部结构并进行分析。结果表明,经气相沉积处理的CF含量为10%时复合材料的弯曲强度较高,达10.17 MPa,比纯PS制件提高约76.3%。微观形貌SEM显示,随着CF含量的增加,孔隙量增加,从而导致SLS烧结件的强度降低。     

工艺参数对选择性激光烧结PS/SBS/纳米CaCO3制件弯曲强度影响

针对聚苯乙烯(PS)粉末选择性激光烧结(SLS)成型件强度较低的问题,采用机械混合法制备了PS/苯乙烯–丁二烯–苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/纳米CaCO₃复合粉末,通过单因素实验分析了SLS工艺参数对成型件弯曲强度的影响,并通过正交试验和极差分析获得了最优工艺参数组合。实验结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度、扫描间距和分层厚度的增大而降低;激光功率对PS/SBS/纳米CaCO₃复合粉末烧结件弯曲强度的影响最大,分层厚度对弯曲强度的影响最小,扫描速度和扫描间距的影响介于两者之间;最佳工艺参数组合为:激光功率27 W,扫描速度1300 mm/s,扫描间距0.24 mm,单层厚度0.22 mm。在此工艺参数组合下PS/SBS/纳米CaCO₃复合粉末烧结件的弯曲强度为13.38 MPa;改性纳米CaCO₃与PS和SBS的相容性较好,能有效起到增强的作用。     

球磨工艺对钛合金粉末颗粒尺寸的影响

针对Ti-6Al-4V合金粉末制备过程中存在的问题,采用机械合金化法制备Ti-6Al-4V合金粉末。利用SEM等手段分析研究了球磨时间和转速对合金粉末颗粒形貌、尺寸的影响。结果表明,球磨后,合金粉末的组织形貌发生了变化,形状向近球状发展,颗粒尺寸变细;随着球磨时间的延长,合金粉末的粒度减小,当球磨时间超过60h以后,粒度变化不大;当球料比为20∶1时,合金粉末粒度最小,球料比过小,细化不充分,合金粉末出现聚集现象。