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    簡析原材料對3D打印耗材設備的精密擠出有何影響

    發布時間:2019-11-09 08:44 來源:三奧科技 點擊: 【字體: 】【打印此文】【關閉窗口

    3D打印耗材設備 的擠出精度跟什么因素有關系?有些人可能會回答跟設備相關,你最多會相到工藝參數的調整也有關系,但是基本不會想到,原料的選擇也是3D打印耗材設備的精密擠出的關鍵。

    一、原料的性能是怎樣影響擠出成型的?

    在回答這個問題之前,我們有必要了解一些擠出和注塑的區別。

    擠出和注塑是針對熱塑性塑料最主要的兩種加工方式,也是采用的最多的兩種加工方式。擠出和注塑都是通常都是通過加熱裝置先將塑料融化,然后通過熔體輸送裝置,將熔體經過特制的模具冷卻定型。二者最主要的不同之處是,注塑的模具有一個模腔,產品最終是在模腔內定型的;而擠出制品沒有模腔,產品定型基本上全靠模具。

    理論上,只要塑料熔體具有一定的流動性,能夠成功地填充滿注塑模具的模腔,注塑就成功了。而對于擠出,由于從模具出來的熔體,依然具有較高的溫度和一定的流動性,外加牽引機的拉扯,一方面很容易造成熔體的破裂、斷接,另一方面,如果熔體本身沒有足夠的強度支撐其自身機構,那么就會坍縮、甚至于像水一樣流下,無法達到成型效果。這類現象在擠出一些大尺寸管材、型材時更明顯。


    3D打印耗材設備的精密擠出.png

    廣州三奧3D打印耗材設備的精密擠出.png


    二、 那么擠出成型到底對于原料有什么要求?

    前面說了,要想達到擠出成型的目地,必須要求一定的熔體強度。

    那么,如何知道材料在擠出加工過程中的熔體強度?

    材料熔體強度可以通過測量材料的熔體黏度或者流動性來表征。通常通過測量材料的熔體流動速率就能基本知道該材料是否適合擠出成型。

    塑料熔體流動速率儀通過模仿塑料熱塑成型過程行為,通過使用一個與注塑機、擠出機料筒相似結構的熔料筒,同樣采用電加熱的方式塑化待測原料,并使用砝碼通過一個壓桿,對融化狀態的待測塑料熔體施加一定數值的壓力,讓塑料熔體通過一個類似與模具的口模擠出,并通過測定單位時間流出塑料的質量,來定義塑料的流動性。

    熔體流動速率,(又稱熔體流動指數、熔融指數、熔指、英問縮寫 MFR、MFI),能夠很高程度地反映塑料注塑和擠出過程中,熔體黏度和流動性,通常,較高的MFI意味著,良好的流動性和較低的熔體強度,因此,不適合擠出。只有較低的MFI才適合擠出成型。


    三奧科技3D打印耗材設備的精密擠出.png


    三、是否只要熔融指數夠低就適合擠出??

    答案也是否定的。

    首先,卻決于測試使用的溫度和壓力。雖然ASTM D1238標準中給出了大多數材料建議測試條件,但是這些測試條件并不適用于所有材料,尤其是一些改性材料。因此,較低的熔融指數有可能是因為測試中使用了偏低的溫度或者壓力,這兩項均會導致熔體流動速率的降低。

    其次,有些材料對于溫度和壓力過于敏感,即便是在某一特定溫度和壓力下測得的熔融指數較小,也并不代表這類材料適合擠出。因為一旦溫度或者壓力發生一些小的波動變化,材料的流動速率就會發生較大的變化,無法保證擠出的穩定性。實際生產中,溫度和壓力的波動是在所難免的。

    此外,實際擠出加工過程中,影響擠出過程的因素太多,材料本身也會發生較為復雜的變化,這些都是熔體流動速率儀無法精確模擬的,所以,由熔體流動速率儀測定的熔融指數只能近似地表征材料的熱塑流動特性,作為參考。

    四、那么到底什么樣的材料適合擠出?

    綜上所述,一款材料適合擠出最起碼要具備以下幾個條件:

    1、熔融指數不能太高,具有一定的熔體黏度和強度。尤其是尺寸較大、結構復雜的制品,對于這個條件要求更高。如一些大型管材、大尺寸異型材等。尺寸較小的,結構較為簡單的制品,對于這個條件的要求則較低。比如一些小尺寸的線材、實心棒材、實心型材等。

    2、較寬的加工溫度和加工壓力。材料在較寬的溫度上流動速率的穩定行越好,那么擠出成型就越穩定。相反,如果流動性對于溫度變化過于敏感,那么就很難進行穩定擠出成型。同樣,材料對于壓力波動也不應該太敏感。

    3、材料本身的其他一些特性。材料本身的一些其他特性也決定該材料到底適不適合用于擠出。比如結晶性,一些高結晶性材料,如PA66(尼龍-66,一種熱塑性樹脂),一方面因為結晶性而導致流動速率對于加工溫度波動較大;另一方面,由于結晶性會導致較大的收縮率,客觀上增加了控制制品尺寸的難度,很難實現制品的高精度擠出成型。

    精密擠出成型是一個相當復雜的過程,一方面,高聚物在擠出成型過程中要經歷固體輸送、熔融、混合、增壓、泵送、成型、冷卻固化等過程。受到剪切、拉伸、壓縮以及加熱、冷卻等作用,發生熔融、固化、取向、解取向、結晶等復雜的相態和結構變化,給穩定的塑化帶來了巨大的困難;另一方面,擠出制品的冷卻定型是在很低的壓力下完成的,定型力不足以克服擠出型坯因溫度和壓力不均勻所造成的形變,甚至不能完全克服重力垂伸所造成的形變,所有這些因素都制約著擠出制品的精密度。

    通常我們習慣于把精度問題歸罪于設備問題,(誠然,設備的精密度高低,是影響精密擠出最關鍵的一個因素),而忽略其他因素,尤其是原材料對于精密擠出的影響。我們寧愿憑經驗或者聽別人的建議去選擇原材料,而不愿意自己去了解原料的性能,對原材料擠出過程行為進行仔細的觀察和研究。


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    所以,只有對包括原料性能,加工工藝和設備在內的全部因素都有了較為深刻的把握,才能最終實現精密擠出。

    三奧科技一直專注于精密擠出機械行業,集開發、設計、制造、銷售一體的專業擠出設備和工藝研發的制造生產廠家。三奧科技研發生產的3D打印耗材設備技術一流,設備擠出穩定,性能可靠,操作方便,開機調試耗時短,線徑精度高,生產速度可達80-100m/min,效率高,穩定性好,運行信息在線顯示,緊急停機保護,安全可靠,在線整齊收卷,制品美觀大方。想要了解更多關于3D打印耗材設備的相關資訊,歡迎到三奧科技官方網站:http://www.namejitian.com?





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