聚合物熔體微液滴噴射自由成形技術(shù)研究.pdf

1、自由成形技術(shù)具有成本低、制造周期短、成形材料廣泛等特點，能夠滿足未來制造業(yè)在靈活、高效、節(jié)能等方面提出的要求，受到各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。微液滴噴射自由成形技術(shù)是一種重要的現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)，代表著自由成形技術(shù)的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景，其采用噴頭將成形材料離散為體積微小均勻一致的微液滴，在基板上逐點沉積，成形出復(fù)雜的幾何模型。這一技術(shù)已經(jīng)在熔融金屬、水溶性聚合物等流體材料的噴射成形方面取得了重大研究進(jìn)展，但卻在聚合物熔體的噴射成形中遇到了

2、困難。本文對聚合物熔體微液滴噴射自由成形技術(shù)進(jìn)行了探索性研究，文章主要工作有:
　　1、針對聚合物熔體粘度高的特點，為提高驅(qū)動功率，采用了機(jī)械撞針式技術(shù)方案，分析總結(jié)出機(jī)械撞針式噴頭具有撞擊式和壓力式兩種工作方式，并定性分析了慣性力、粘滯力和表面張力對微液滴噴射過程的影響。建立了微液滴噴射過程仿真模型，并分別對撞擊式微滴噴射和壓力式微滴噴射進(jìn)行了模擬仿真，發(fā)現(xiàn)微液滴在形成過程中要經(jīng)歷頸縮、液線伸長和斷裂等過程。以噴射速度和噴射體積

3、為指標(biāo)，逐一詳細(xì)分析了工藝參數(shù)、物性參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對微液滴噴射性能的影響，并給出了機(jī)械撞針式噴頭主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值。
　　2、進(jìn)行了液壓驅(qū)動機(jī)械撞針式噴頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并重點分析了噴頭中撞針的運動特性，由分析可知，通過調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，可使噴頭具備兩種工作方式。以噴頭為核心，進(jìn)行了壓力控制子系統(tǒng)、溫度控制子系統(tǒng)、運動控制子系統(tǒng)等各個部分的設(shè)計，完成了微液滴噴射自由成形實驗裝置的整體搭建。
　　3、在實驗裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了微液滴噴

4、射實驗，結(jié)果表明，通過合理設(shè)置工藝參數(shù)，可使噴頭噴射體積一致的微液滴。分別對噴頭的兩種工作方式進(jìn)行了單因素和多因素的實驗分析，得到了各工藝參數(shù)對液滴體積的影響，并最終給出使液滴具有最小體積的工藝參數(shù)組合。
　　4、從幾何學(xué)角度分析了微液滴的沉積形貌，并以固化角度為評價指標(biāo)，探究了參數(shù)對微液滴沉積形貌的影響。從理論上分析并計算了最佳液滴沉積間隔和最佳線條沉積間隔，進(jìn)行了三維實體成形實驗，并從成形尺寸精度和致密度兩方面對成形樣件進(jìn)行了