【摘要】：陶瓷材料因其高強度、高硬度、耐高溫和耐腐蝕等優(yōu)異性能而應(yīng)用廣泛,但其硬脆性也帶來了切削加工的困難。借助3D打印技術(shù)能夠解決這一難題,因此開展了陶瓷3D打印機漿料擠出裝置的設(shè)計與仿真的研究工作。首先,對現(xiàn)有的陶瓷3D打印工藝和打印機工作原理進行研究,選用基于擠出工藝的3D打印技術(shù)開展本次研究;其次,確定先驅(qū)體陶瓷漿料配比并對其性質(zhì)進行研究,驗證了先驅(qū)體陶瓷漿料應(yīng)用于3D打印的可行性;接著,設(shè)計了兩種不同類型的漿料擠出裝置并通過打印試驗確定選用螺桿擠出裝置能夠打印出精度更高的陶瓷零件;之后,通過仿真分析得出擠出裝置在打印過程中內(nèi)部流場的變化情況,為后續(xù)工藝參數(shù)的研究和裝置改進提供依據(jù);最后,通過試驗結(jié)合仿真的方法對影響打印質(zhì)量和效率的工藝參數(shù)進行研究并對螺桿擠出裝置作出改進。此外,還針對打印漿料高粘度特性設(shè)計并改進噴頭結(jié)構(gòu),以免噴頭粘料影響打印質(zhì)量;根據(jù)打印漿料熱固性設(shè)計了加熱裝置并確定適合打印的溫度區(qū)間,通過試驗得出不同室溫、加熱溫度與漿料固化時間的對應(yīng)關(guān)系。研究結(jié)果表明,所設(shè)計的長92.00mm、螺距12.00mm、內(nèi)徑8.00mm、槽深2.00mm、螺桿外徑與機筒內(nèi)壁的間隙為0.25mm、轉(zhuǎn)速60.00rpm的螺桿擠出裝置能夠高效率打印出表面平整、紋理清晰、層次分明,成型精度較高,形狀復(fù)雜的陶瓷零件。圖45幅;表10個;參87篇。
【圖文】：

圖 1 SLA 光固化工藝示意圖[37]Fig.1 Schematic diagram of SLA light curing process光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)（SLS）技術(shù)成型過程如圖 2 所示，壓輥將粉狀材料平鋪在工作平臺上束按設(shè)計選擇性燒結(jié)粉狀材料，完成此層燒結(jié)后工作平臺下鋪粉狀材料，繼續(xù)燒結(jié)，逐層累加直到完成打印[39-40]。SLS 是有機物材料和陶瓷粉末的混合物。有機物材料作為一種黏瓷粉末的熔點，在激光束照射下，，低熔點的有機物材料熔化結(jié)在一起形成陶瓷坯體[41]。SLS 技術(shù)的打印材料也可以是高有機物液體混合而成的漿料。與粉末材料打印成型過程相似燒結(jié)逐層成型。技術(shù)的關(guān)鍵是打印材料，SLS 技術(shù)發(fā)展也還不成熟，打印材料素之一[42]。目前主要應(yīng)用的材料為碳化物、氧化物、氮化物

圖 2 SLS 成型過程示意圖[40]Fig.2 Schematic diagram of SLS forming process 凝膠打印技術(shù)（3DGP）打印技術(shù)（3DGP）是一項全新的 3D 打印技術(shù)，是通過將粉混合制備而成的漿料，通過擠出成型的方式完成打印。該技低、材料利用率高、可實現(xiàn)復(fù)雜形狀部件打印的特點[44]，成技大學邵慧萍等基于3D凝膠打印工藝使用螺桿擠出裝置制備有規(guī)則外觀，打印陶瓷坯體的表面粗糙度為8.90μm，在1520樣本表面粗糙度為 8.25μm，相對密度、維氏硬度、橫向斷裂4.40GPa 和 450.00MPa[45]。
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP334.8

【參考文獻】

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本文編號：2701228