向的收缩率。材料所具有的收缩率和收缩取向会直接影响成形件的尺寸精度、同时凝固过程中的
体积收缩也将会产生内应力,这个内应力严重者会导致制作件的翘曲变形及脱层现象。所以FDM工艺中,材料性能影响制件的精度主要反映在以下二点:
①固化收缩即热收缩引起制件尺寸误差和翘曲变形,由喷头挤出的是热熔融状的ABS树脂,材料固有的热膨胀引起的体积变化在冷却固化的过程中产生收缩,收缩引起制件的外轮廓向内偏移、内轮廓向外偏移,造成较大的尺寸误差,如图2所示,轮廓线I为CAD造型的理想零件轮廓,轮廓线Ii为固化收缩后的实际零件轮廓;同时,收缩也是产生翘曲变形的根本原因,翘曲变形对制件成型精度影响很大,可能造成严重的失真,如图3所示。
图2制件产生尺寸收缩
图3制件产生翘曲变形②材料分子的收缩取向使各向尺寸收缩量不均。成形过程中,熔态的ABS分子在填充方向上被拉长,又在随后的冷却过程中产生收缩,而取向作用会使堆积丝在填充方向的收缩率大于与该方向垂直的方向的收缩率,所以填充方向上的收缩量可按收缩计算公式1矫正和改进为:
△L1β×δ1×L△2×△t(2)堆积方向即Z向上的收缩量查有关材料按δ207δ1,所以收缩量为:△L2β×δ2×L△2×△t(3)式中,β为考虑实际零件尺寸的收缩还受零件形状、打网格的方式以及每层成形时间长短等因素单独或交互的制约,经实验估算β为03;δ1,δ2分别为材料水平方向和
f垂直方向的收缩率。针对以上的几种严重影响精度的变形情况,可以采取以下两种措施对其进行校正或
将其影响降低到最低限度。1针对尺寸收缩采取CAD造型阶段的预先尺寸补偿,对于填充方向即XY方向对其
增加△L1的补偿量;而堆积方向即Z向增加△L2的补偿量。2对于制件的翘曲变形,我们可以采用多种合理的制作方法减少收缩应力。如:对
截面实心部分进行虚线填充扫描,先X而后Y方向交织扫描,这样可以减少扫描线的绝对收缩量,使其收缩应力充分释放、减少变形;对轮廓线采取先填充后扫描的方法,这样也有利于收缩应力的释放,避免轮廓线的变形,提高表面质量;也可先在垫层上用材料与造型相同、底面略大的薄层底座,然后在底座上面造型,使变形都在底座上,而实际造型时产生的内应力相互抵消;或者设计合理的支撑结构限制翘曲变形等。23喷丝宽度引起的喷涂轮廓线的误差
成型过程中,由于喷丝具有一定的宽度,造成填充轮廓路径时的实际轮廓线超出理想轮廓线一些区域,因此,需要在生成轮廓路径时对r