FDM 工艺出丝过程中影响丝宽的因素分析

影响丝宽的因素分析:


   融化的丝从喷嘴孔挤出，在自由状态时，挤出丝呈圆柱形，由于丝本身的温度比环境温度高很多，因而当脱离喷嘴内孔的约束后，在其下端面处会马上膨胀，但随后很快凝固，从而使挤出丝的直径比喷嘴孔直径略大一些；在加工状态时，挤出丝由于受挤压不会呈圆柱形，而是具有一定宽度的扁平形状。影响实际丝宽的因素有喷嘴孑L直径、原始丝直径、分层厚度、挤出速度、填充速度、喷嘴温度、成形室温度以及材料收缩率。在某个具体的成形过程中，喷嘴孔直径、原始丝直径、分层厚度及线膨胀系数都是确定的，只有挤出速度、填充速度、喷嘴温度和成形室温度影响到挤出丝的截面形状和尺寸。

   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。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。

  挤出速度是指喷头内熔融态丝从喷嘴挤出的速度，单位时间内挤出丝体积与挤出速度成正比。填充速度则是指喷头在运动机构的作用下，按轮廓路径和填充路径运动时的速度。在保证运动机构运行平稳的前提下，填充速度越快，成型时间越短，效率越高。另一方面，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。在与填充速度合理匹配范围内，如果出丝太慢，则材料填充不足，出现断丝现象，难以成形；随着挤出速度增大，挤出丝的截面宽度逐渐增加，当挤出速度增大到一定值，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。

   挤出速度由输入送丝机构直流电动机的电压来控制。控制直流电动机的直流电源一般有几档电压可进行转换，电压大则送丝速度快。送丝速度太小时，由于没有足够的丝材送入喷头挤出而使出丝不饱满，出丝速度降低。送丝速度增大时，丝材在一定力的作用下挤入喷头，压缩已融化的丝料在喷头圆柱腔内产生一定的压强，再通过螺杆的正旋在喷嘴内产生强压，使熔融丝以一定的速度挤出。由于在喷头圆柱腔内保持有一定的压力，因而丝会连续挤出。当送丝速度增大到一定值时，螺杆的挤出跟不上送丝速度，丝材送入受阻，熔丝会堆积起来，使起导向和传递丝材的塑料软管扭曲，直至丝被折断。

   单位时间内挤出丝的体积与挤出速度成正比，速度增大时挤出的丝也多，在与填充速度合理匹配的范围内，相应的丝宽增大。成形时实际的填充速度既不能太低也不能太高，应存在一个合理的选用范围速度太低，加：【效率降低，易产生过堆积；速度太高时会使喷头产生机械颤动，影响零件的精度，而且当填充速度远大于挤出速度时，丝被拉成很细的丝线，不能正常加工，因而填充速度与挤出速度之间应存在一个合理的匹配范围。

原帖：3D打印机论坛