PA12试件多射流熔融成型工艺研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.06.013

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (6): 81-86.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.06.013

PA12试件多射流熔融成型工艺研究

王金业¹^,², 唐博虎¹, 杨立宁¹^,², 谢猛³, 郭泽朝¹, 杨光¹^,²()

^1.河北科技大学机械工程学院，石家庄 050018
^2.河北省增材制造产业技术研究院，石家庄 050000
^3.烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司，山东烟台 264003

收稿日期:2022-03-15 出版日期:2022-06-26 发布日期:2022-06-27
通讯作者: 杨光（1974—），男，教授，主要研究方向为高性能复杂构件增材制造制备方法、成型机理和成型装备，以及个性化医用增材制造技术，y_guang@126.com
E-mail:y_guang@126.com
基金资助:
河北省省级科技计划(206Z1806G);河北省高校百名优秀创新人才支持计划(SLRC2019050)

Study on multi⁃jet⁃fusion forming process of PA12 parts

WANG Jinye¹^,², TANG Bohu¹, YANG Lining¹^,², XIE Meng³, GUO Zechao¹, YANG Guang¹^,²()

^1.Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，China
^2.Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050000，China
^3.Yantai Jereh Oilfield Services Group Co，Ltd，Yantai 264003，China

Received:2022-03-15 Online:2022-06-26 Published:2022-06-27
Contact: YANG Guang E-mail:y_guang@126.com

摘要/Abstract

摘要：

采用多射流熔融增材制造技术制备了PA12试件，研究了PA12试件不同的构建取向对其成型精度和力学性能以及致密度的影响规律。结果表明，当位置尺寸为宽度方向时，尺寸精度总是呈正偏差，并且在不同得成型角度下，无明显变化规律，与宽度方向相比，厚度方向与长度方向尺寸精度随成型角度增加，变化规律较为明显；试件的力学性能与延伸率受成型角度影响规律相似，当成型角度从0 °增加到45 °时，试件拉伸强度与延伸率逐渐降低，在成型角度大于45 °后，拉伸强度与延伸率显著提升；致密度变化趋势与力学性能保持一致；综合分析可得，当成型角度为45 °时，试件的尺寸精度达到最佳水平；最佳力学性能成型角度为0 °，此时PA12试件的平均拉伸强度为50.95 N/mm²，平均延伸率为37.02 %；致密度最高成型角度为0 °，平均致密度可达到99.311 %。

关键词: 增材制造, 多射流熔融, 聚酰胺12, 尺寸精度, 力学性能

Abstract:

PA12 parts were prepared using a multi?jet?fusion （MJF） 3D printing technology， and the effect of construction orientation on the forming accuracy and mechanical properties of PA12 parts were investigated. The results indicated that the size accuracy was always positive deviation when the position size was the width direction. There is no obvious change law at different forming angles. Compared to the width direction， the size accuracy in thickness direction and the length direction increased with the forming angle， indicating a more obvious change law. The mechanical properties of parts presented a similar influence of forming angle with the elongation rate. When the forming angle increased from 0 ° to 45 °， the tensile strength and elongation rate of parts gradually decreased. The tensile strength and elongation rate increased significantly after the forming angle was greater than 45 °. The trend in the induced density change was consistent with the mechanical properties. According to comprehensive analysis， the size accuracy of the parts reaches an optimal level when the molding angle was 45 °. The forming direction for optimal mechanical performance was parallel to the x?y plane direction. Under this condition， the PA12 parts obtain average tensile strength of 50.95 N/mm²， average elongation of 37.02 %， a forming angle of 0 ° for the highest density， and an average density of 99.311 %. The MJF technology was more efficient compared to the traditional 3D printing technology. This study offers a theoretical and experimental foundation for the mass production of high?performance and high?precision nylon parts.

Key words: additive manufacturing, multi?jet melting, polyamide 12, dimensional accuracy, mechanical property

中图分类号:

TQ323.6

王金业, 唐博虎, 杨立宁, 谢猛, 郭泽朝, 杨光. PA12试件多射流熔融成型工艺研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 81-86.

WANG Jinye, TANG Bohu, YANG Lining, XIE Meng, GUO Zechao, YANG Guang. Study on multi⁃jet⁃fusion forming process of PA12 parts[J]. China Plastics, 2022, 36(6): 81-86.

图/表 10

图1 HP Jet Fusion 580全彩3D打印机

Fig.1 HP Jet Fusion 580 Color 3D Printer

图2 PA12试件形状及设计尺寸

Fig.2 The shape and design dimension of PA12 specimen

图3 不同组测试部件在构建板上的定位示意图

Fig.3 Location diagram of different groups of test components on the construction boards

图4 利用MJF技术制备的PA12试件

Fig.4 PA12 specimens manufactured by MJF

图5 尺寸精度测量位置

Fig.5 Dimension precision measurement location

成型角度/ °	偏差	S_w/mm	t/mm	l/mm
0 °	最小	0.05	-0.14	0.05
	最大	0.15	-0.09	0.22
	平均	0.07	-0.10	0.11
	SD	0.008	0.005	0.037
15 °	最小	0.11	-0.12	0.14
	最大	0.15	-0.09	0.20
	平均	0.14	-0.1	0.18
	SD	0.008	0.008	0.019
30 °	最小	0.03	-0.11	0.33
	最大	0.14	-0.08	0.42
	平均	0.05	-0.08	0.40
	SD	0.071	0.012	0.034
45 °	最小	0.11	0.01	0.16
	最大	0.16	0.05	0.24
	平均	0.13	0.03	0.22
	SD	0.022	0.009	0.022
60 °	最小	0.13	0.10	0.02
	最大	0.17	0.16	0.22
	平均	0.15	0.12	0.11
	SD	0.052	0.009	0.029
75 °	最小	0.15	0.11	-0.04
	最大	0.19	0.16	0.10
	平均	0.17	0.12	0.07
	SD	0.009	0.019	0.031
90 °	最小	0.02	0.09	-0.13
	最大	0.07	0.18	0.08
	平均	0.04	0.15	-0.07
	SD	0.017	0.025	0.019

表1 与标准尺寸的最小偏差、最大偏差和平均偏差

Tab.1 Minimum deviation from standard size， maximum deviation and average deviation

图6 各个部件在构建取向不同时的尺寸精度分布

Fig.6 Dimensional accuracy distribution of different components in different components

图7 MJF技术中PA12在各个取向的拉伸强度与断裂延伸率

Fig.7 The tensile strength and elongation at break of PA12 in the MJF technique

图8 PA12试样打印摆放角度分别为0 °、45 °、90 °时的打印切片路径

Fig.8 Print slice path at printing angle of 0 °，45 ° and 90 ° of PA12 specimen

成型角度/°	ρ_测/g·cm^-3	致密度η/ %
0	1.052 7	99.311
15	1.043 2	98.415
30	1.039 6	98.075
45 60 75 90	1.038 2 1.042 1 1.041 1 1.040 5	97.943 98.311 98.216 98.160

表2 致密度统计表

Tab.2 Density statistical table

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