理想轮廓线进行补偿。补偿量应当是挤出丝宽度的一半,而实际工艺过程中挤出丝的形状、尺寸受到喷嘴孔直径、分层厚度、挤出速度、填充速度、喷嘴温度、成形室温度、材料粘性系数及材料收缩率等诸多因素的影响,因此,挤出丝的宽度不是一个固定值,模型如图4所示,这里我们可以借鉴有些学者的研究成果,确定补偿量如下:
图4FDM工艺挤出丝的截面形状模型
1当挤出速度不太大,截面可直接简化成图4中的矩形Ⅲ。
式中,vE为挤出速度;vF为填充速度;d为喷嘴直径;h为分层厚度;B为丝截面矩形区域的宽度;W为丝截面的宽度即丝宽。
2当挤出速度增大到一定值时,则应考虑二次曲线部分的面积。计算公式为
式24重要工艺参数的优化、匹配对成型件质量的影响
f241喷嘴温度和环境温度的影响喷嘴温度是指系统工作时将喷嘴加热到的一定温度,环境温度是指系统工作时原型
周围环境的温度,通常是指工作室的温度喷嘴温度决定了材料的粘结性能、堆积性能、丝材流量以及挤出丝宽度,应在一定的范围内选择,使挤出的丝呈粘弹性流体状态,即保持材料粘性系数在一个适用的范围内。喷头温度太低,则材料粘度加大,挤丝速度变慢,这不仅加重了挤压系统的负担,极端情况下还会造成喷嘴堵塞,而且材料层间粘结强度降低,还会引起层间剥离;而温度太高,材料偏向于液态,粘性系数变小,流动性强,挤出过快,无法形成可精确控制的丝,制作时会出现前一层材料还未冷却成形,后一层就加压于其上,从而使得前一层材料坍塌和破坏。环境温度则会影响成形零件的热应力大小,影响原型的表面质量。所以应选择适宜的喷嘴温度和工作室温度,研究表明对特定的材料应根据其特性选择不同的喷嘴温度,而成型室温度一般设定为比挤出丝熔点温度低12°C。242挤出速度与填充速度的影响
挤出速度是指喷头内熔融态丝从喷嘴挤出的速度;填充速度是指扫描截面轮廓速度或打网格的速度享为了保证连续平稳地出丝,需要将挤出速度和填充速度进行合理匹配,使得喷丝从喷嘴挤出时的体积等于粘结时的体积此时还需要考虑材料的收缩率。填充速度比挤出速度快,则材料填充不足,出现断丝现象,难以成形相反填充速度比挤出速度慢,匹配后出丝太快,熔丝堆积在喷头上,使成型面材料分布不均匀,表面会有疙瘩,影响造型质量因此,填充速度与挤出速度之间应在一个合理的范围内匹配。25分层厚度及台阶现象对表面质量的影响
分层厚度是指将三维数据模型进行切片时层与层之间的高度,也是FDM系统在r