激光烧结的木塑制件力学性能及可加工性研究

发布时间：2017-07-02 08:13

  本文关键词：激光烧结的木塑制件力学性能及可加工性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：增材制造技术中的选择性激光烧结(selective laser sintering, SLS),作为发展较早的一项先进制造技术,因其在小批量、形状复杂的零件的快速生产方面具有明显优势而备受国内外研究学者及企业青睐。随着选择性激光烧结技术的应用与推广,可用耗材成为牵制该技术发展的主要因素之一；开发低能耗、高性能、成本低廉、绿色可持续性的耗材已成为该技术领域研究者及应用者的关注热点。响应选择性激光烧结可用耗材的发展需求,研究低成本、绿色环保、可循环利用的木塑复合粉末作为选择性激光烧结的可用耗材。本论文以松木粉和改性聚醚砜树脂(PES)粉末为主要原料制备P-PES木塑复合粉末并进行选择性激光烧结。实验中,采用差示扫描量热仪(DCS)测量主要原材料以及复合粉末的玻璃化转变温度,为选择性激光烧结实验预热温度的选取提供参考依据：多次单层烧结试验确定木塑复合粉末选择性激光烧结的工艺参数可选范围。通过傅里叶红外光谱测试曲线图和木塑SLS制件冲击断面的微观形貌观察,获得P-PES木塑复合粉末选择性激光烧结的界面粘结机理并分析其对力学性能的影响。探究主要原料的配比、松木粉碱化处理、工艺参数、环境温度变化对木塑SLS制件力学性能的影响情况。对放于室内不同阶段的木塑SLS制件的力学性能进行测量并得到木塑SLS制件在一定周期内力学性能的变化情况。采用实验设计方法(design of experiment,DOE),借用Minitab软件方便快捷地分析SLS工艺参数多因素对木塑SLS制件力学性能的影响程度,获得相关的数学模型,以提高力学强度为目的优化SLS工艺参数。采用后处理加工改善木塑SLS制件的密度、力学性能和防水性：研究木塑制件的可加工性,通过实验确定木塑SLS制件的最小加工尺寸,采用机械钻孔方式获得内径小于2mm的孔并得到加工参数范围；采用榫结构、钉连接和胶结合方式组装连接木塑SLS制件,获得激光烧结方向对原件、渗蜡件、渗树脂件的握钉力的影响规律。
【关键词】：增材制造 选择性激光烧结 木塑复合粉末 力学性能 可加工性
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TN249
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 增材制造技术概述9-11
• 1.1.1 增材制造技术的原理9-10
• 1.1.2 增材制造技术的特点及现有难题10-11
• 1.2 选择性激光烧结技术的研究现状及发展趋势11-14
• 1.2.1 选择性激光烧结的工作过程11
• 1.2.2 国内外选择性激光烧结可用耗材研究进展11-14
• 1.2.3 选择性激光烧结技术的发展趋势14
• 1.3 木塑复合材料概述14-15
• 1.4 本课题研究的意义及内容15-16
• 1.4.1 研究意义15-16
• 1.4.2 研究内容16
• 1.5 课题的来源16-17
• 2 木塑复合粉末的制备及选择性激光烧结实验17-28
• 2.1 选择性激光烧结可用耗材的选用原则17-18
• 2.2 木塑复合粉末原材料组成及微观形貌表征18-21
• 2.2.1 木粉原料18-20
• 2.2.2 热塑性高分子材料20-21
• 2.2.3 其他材料组分21
• 2.3 木塑复合粉末主要原材料的水分、灰分测定及成本分析21-22
• 2.3.1 木塑复合粉末主要原材料的水分测定21
• 2.3.2 木塑复合粉末主要原材料的灰分测定21-22
• 2.3.3 木塑复合粉末的成本分析22
• 2.4 木塑复合粉末的制备工艺过程22-24
• 2.4.1 未碱化木塑复合粉末的制备工艺22-23
• 2.4.2 碱化木塑复合粉末的制备工艺23-24
• 2.5 木塑复合粉末选择性激光烧结实验24-27
• 2.5.1 快速成型机设备24
• 2.5.2 三维模型的建立及切片处理24-25
• 2.5.3 预热温度的设置25-26
• 2.5.4 工艺参数的设置26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 木塑制件力学性能的测试与分析28-43
• 3.1 木塑制件的力学性能测试方法28-29
• 3.1.1 力学测试样件的制作28
• 3.1.2 力学测试实验设备及测试条件28-29
• 3.2 木塑复合粉末界面粘结作用对制件力学性能的影响29-33
• 3.2.1 木塑制件的化学键理论分析29-30
• 3.2.2 木塑制件的界面浸润吸附理论分析30-31
• 3.2.3 木塑制件的界面扩散理论分析31-32
• 3.2.4 木塑制件的机械互锁理论分析32-33
• 3.3 木塑制件力学性能的影响因素研究33-39
• 3.3.1 木塑主要原料配比对制件力学性能的影响33-35
• 3.3.2 碱化松木粉对制件力学性能的影响35-36
• 3.3.3 工艺参数对制件力学性能的影响及参数优化36-39
• 3.4 木塑制件老化过程中力学性能的变化情况39-40
• 3.5 环境温度变化对木塑制件力学性能的影响40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 4 木塑制件可加工性研究43-54
• 4.1 木塑制件的后处理加工43-46
• 4.1.1 SLS制件后处理加工概述43-44
• 4.1.2 木塑制件的后处理工艺44-45
• 4.1.3 后处理对木塑制件的力学性能影响45-46
• 4.1.4 后处理对木塑制件吸水性的影响46
• 4.2 木塑制件的机械加工46-48
• 4.2.1 木塑制件的钻孔加工46-48
• 4.2.2 木塑制件的打磨加工48
• 4.3 木塑制件的组装与连接48-53
• 4.3.1 木材、塑料及木塑制品的主要组装及连接方式48-50
• 4.3.2 木塑制件的组装及连接方式50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-60
• 攻读学位期间发表的学术论文60-61
• 致谢61-62

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