关键词:
聚醚醚酮
精密挤出成型
小型单螺杆成型装置
双螺杆挤出成型系统
摘要:
复合材料由于其优良力学性能且能够在恶劣工作条件下长期稳定工作成为了当今的一个研究热点,随着3D打印技术的发展,3D打印技术对于复合材料成型加工被应用到航空航天零件的制造过程,本课题提出两种成型化方案,分别是小型化成型装置以及中型双螺杆成型装置为3D打印设备提供表面质量精度高的复合材料丝材,主要内容包括:(1)由于聚醚醚酮粘度大、流动性较差、加工难的特点,针对以聚醚醚酮为基础材的复合材料配方体系开展研究,采用不同配比聚酰亚胺、聚四氟乙烯对聚醚醚酮进行增强流动性的混合改性,对配方体系进行恒温变剪切速率以及恒定剪切速率变温流变性能测试,最终确定适用于丝材成型的配方体系,为后续研究提供理论依据。(2)针对小型化成型装备通过有限元仿真进行螺杆结构优化设计,对小型化单螺杆装备进行混合性能分析,验证螺杆结构在输送混合过程中混合性能,开展挤出成型过程中成型缺陷数值模拟计算,其中包括定型段长度、熔体流率、定型段温度等因素,为后续小型化成型装备挤出成型提供工艺参数指导,并对小型化成型设备开展非等温过程的仿真模拟,探究温度场对挤出成型过程的影响。(3)小型化装备成型困难且目前存在难以长时间稳定挤出成型的问题,故有必要开展双螺杆成型设备研究,考虑丝材质量以及双螺杆设备挤出过程中由于机器运转波动导致挤出胀大等问题,本研究采用双螺杆挤出机配稳压熔体泵的设计方案。针对不同螺纹输送元件、螺杆组合方式通过Polyflow进行挤出过程中数值模拟,采用粒子示踪法针对聚醚醚酮为基础材的复合材料进行挤出成型过程中混合特性分析,其中包括停留时间分布、平均回流系数等。