成型室溫度的控制
成型室溫度是指模型成型時, 從噴頭擠出絲材時所處的工作室溫度. 噴頭溫度和成型室溫度有一定關(guān)聯(lián)性, 都需要控制在一定的合理范圍內(nèi), 它們共同影響著成型零件的熱應(yīng)力大小和表面精度質(zhì)量.早期的研究大多集中在硬件設(shè)備的設(shè)計上.
1999年，美國Stratasys公司最早提出成型室溫度控制, 給出了關(guān)于材料冷卻時間與膨脹系數(shù)、應(yīng)力松弛量、粘度等的關(guān)系圖, 指出擠出材料應(yīng)該以一種逐漸降溫冷卻的形式使溫度低于其凝固溫度才能使得模型翹曲形變和扭曲變形盡可能地減少。得到最大允許梯度如下:
其中, 線性梯度溫度dT/dz表示存在于特定材料中,層厚為h并指向z方向的溫度變化, α為恒定熱膨脹系數(shù),r為圓柱的半徑,L為模型最大水平長度,δ 為最大許可幾何失真.
2004年,Stratasys公司設(shè)計了一種高溫控制模型裝置:在模型成型時,成型室內(nèi)維持150℃。隨后, 人們開始運用理論分析和軟件模擬控制模型的溫度變化情況。文獻(xiàn)在Matlab軟件的基礎(chǔ)上，運用鄰接矩陣算法模擬了兩種不同掃描情況下,熔融絲材的傳熱模型輸出效果，確定了熔融絲材隨著時間的推移溫度演變規(guī)律及熱應(yīng)力變化。然而,熔融沉積成型是一個材料從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的變形過程, 整個過程中熱量的輸入和傳播貫穿其中。在文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,相關(guān)研究人員又提出熔融沉積成型溫度場有限元模擬及分析. 由于成型過程模擬屬于瞬態(tài)熱分析,并且是非線性問題,計算難度較大。文獻(xiàn)采用瞬態(tài)非線性熱傳導(dǎo)理論, 應(yīng)用ANSYS 的APDL語言基礎(chǔ)下, 對ABS材料進(jìn)行了熔融沉積成型溫度場的有限元模擬, 并得出了以下溫度場的分布規(guī)律: 1) 在X、Y方向下溫度場的分布較為均勻. 2)在成型過程中,熱影響區(qū)域是逐漸增大的, 開始的時刻熱影響部分區(qū)域, 溫度梯度大,隨后的時刻熱影響區(qū)域增大,溫度梯度減小。3)隨著成型過程的進(jìn)行, 熱影響區(qū)域增加的情況下，溫度增加趨于緩和。
未完待續(xù)；
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