理论教育 3D打印陶瓷材料的工艺分析与优化方案

3D打印陶瓷材料的工艺分析与优化方案

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:式中,mp 为活塞组的质量,kg;图2-205陶瓷材料3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种黏结剂粉末所组成的混合物。

3D打印陶瓷材料的工艺分析与优化方案

扰力又称为干扰力或动力,它来源于柱塞泵机构的不平衡质量在转动时产生的惯性力。旋转设备基础振动的主要原因是旋转设备在运转过程中会产生扰力和扰力矩,因此,对设备的扰力值进行分析和确定,并根据设备扰力值的大小对设备基础进行加固处理,以减小因扰力对设备基础的振动,提高设备使用寿命。

1.旋转设备产生扰力分析

旋转设备在运转时,会产生引起设备基础共振的扰力。旋转设备产生扰力的原因具有多样性,主要有设备机构的特点、生产和制造过程中的偏差、维护保养不当3 个原因。在动力荷载作用下,机构产生的内力是随时间变化的,在运动过程中,机构的质心具有加速度,构件在旋转中具有角加速度,所以需要考虑惯性力的作用。

①机构内部运动部件的不平衡质量在运动时产生惯性力。

②在设备的设计中,要尽量减少各个运动部件在运动过程中存在的不平衡性,使其不平衡性控制在被允许的范围内。但由于设计特点的限制或者设计中考虑不周,如部件的刚度达不到要求、传动的层次过于复杂,都会增大设备的扰力。

③受到制造和装备水平的限制。不管设备设计得如何理想,如果制造质量低劣,没能达到设计的精度要求,如装配密合过差、间隙过大、材料质量分布不均匀造成质量偏心,均会增大旋转时对设备的扰力。

设备在设计、制造、生产的过程中,都会由于误差而使设备在运转过程中产生扰力。理论上,扰力的计算、分析是不考虑这一部分扰力值的大小的。因此,对柱塞泵扰力的计算,只分析由不平衡质量的运动部件在运动时产生的扰力。

2.扰力的计算

柱塞泵的扰力是由各列曲轴-连杆-柱塞构成的曲柄滑块机构在运动时产生并作用在设备基础的惯性力。所以,在计算扰力时,应首先分析其惯性力。柱塞泵工作时的运动分为往复运动和旋转运动,因此,在分析扰力时,首先确定做往复运动的部件和做旋转运动的部件及其质量。

(1)曲柄滑块机构的质量分析(www.daowen.com)

曲柄滑块运动的主要运动部件分为往复运动部件(由柱塞、介杆、十字头等组成,简称为活塞组,沿柱塞泵液缸中心线做直线往复运动)和旋转运动部件。柱塞泵的旋转运动部件与往复运动部件通过连杆连接起来,连杆小端随柱塞沿柱塞泵液缸中心线做直线往复运动,连杆大端随曲柄销绕主轴颈中心线做旋转运动。曲柄滑块机构的主要运动部件如图10-7所示。

将对置式柱塞泵简化为曲柄滑块机构,往复运动部件的质量ms 换算到柱塞的中心点处。在柱塞泵的设计中,曲轴各个拐的对应尺寸和质量均相同,往复运动部件的质量为柱塞、柱塞杆、介杆、十字头及部分连杆的质量。

式中,mp 为活塞组的质量,kg;

图2-205 陶瓷材料

3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种黏结剂粉末所组成的混合物。由于黏结剂粉末的熔点较低,激光烧结时只是将黏结剂粉末熔化而使陶瓷粉末黏结在一起。在激光烧结之后,需要将陶瓷制品放入温控炉中,在较高的温度下进行后处理。陶瓷粉末和黏结剂粉末的配比会影响到陶瓷零部件的性能。黏结剂分量多,烧结比较容易,但在后置处理过程中零件收缩比较大,会影响零件的尺寸精度;黏结剂分量少,则不易烧结成形。颗粒的表面形貌及原始尺寸对陶瓷材料的烧结性能非常重要,陶瓷颗粒越小,表面越接近球形,陶瓷层的烧结质量越好。

陶瓷粉末在激光直接快速烧结时液相表面张力大,在快速凝固过程中会产生较大的热应力,从而形成较多微裂纹。目前,陶瓷直接快速成型工艺尚未成熟,国内外正处于研究阶段,还没有实现商品化。

6.其他3D打印材料

除了上面介绍的3D打印材料外,目前用到的还有彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等材料。

彩色石膏材料是一种全彩色的3D打印材料,是基于石膏的、易碎、坚固且色彩清晰的材料。基于在粉末介质上逐层打印的成型原理,3D打印成品在处理完毕后,表面可能出现细微的颗粒效果,外观很像岩石,在曲面表面可能出现细微的年轮状纹理,因此,多应用于动漫玩偶领域

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈