收藏本站
《东北林业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

木塑材料快速成形件性能及其关键技术的研究

辛宗生  
【摘要】:选区激光烧结(Selective Laser Sintering, SLS)借助于计算机辅助设计与制造,采用分层制造叠加原理,将固体粉末直接成形为三维实体零件。用聚合物及其复合粉末成形功能件是SLS技术的一个重要发展方向,具有广阔的应用前景。虽然国内外研究者对聚合物及其复合粉末的制备与SLS成形进行了较为深入的研究,但仍存在许多技术性难题急需解决,由此针对木塑复合材料进行选区激光烧结关键性技术的系统研究具有一定的前瞻性。 综述了快速成形技术产生的背景、国内外研究现状和发展趋势,重点阐述和分析了选区激光烧结技术国内外的研究现状、工作原理和工艺特点,在此基础上提出了本课题的研究目的和意义。重点解决木塑快速成形件性能及关键技术的问题,达到降低材料成本和扩大快速原型材料应用范围的目的。 综合借鉴现有的有关界面相容和烧结理论方面的成果,仔细分析了木粉、热熔胶(PES)和塑料(PP)的特性,重点研究了它们混合后的相容性及烧结特性,在此基础上进行了混粉的制备和工艺流程的制定。通过试验和分析,采取了一定措施改善木塑界面的相容性。通过研究提出了改善木塑界面相容性有二种途径:通过碱化方法对木纤维进行表面处理,降低与疏水性聚合物间的相斥作用;添加合适的界面相容剂。通过试验和SEM分析,指出了在木塑复合材料烧结过程中存在范德华力、静电力和毛细管力等力且这些力的作用促使木塑粉末颗粒的有效接触,形成烧结颈,产生分子链段这一现象,揭示出分子链段内旋转是聚合物烧结的物质主要迁移机制这一本质,且发现随着温度的升高,分子链段的柔性增加,刚性减小这一特性。 通过理论和试验,较详细分析了木塑复合材料在选区激光烧结过程中所产生的温度场、热应力及热应变场的变化趋势,并以能量密度的角度对热量传输和分布作了一定的阐述。 通过试验和理论分析,系统地研究了SLS成形件的精度问题,分别讨论了成形件精度的各种组成部分及其形成原因和影响,概括出成形件的误差包括机器系统的误差,CAD模型误差,工艺误差及次级烧结和Z轴“盈余”所产生的误差。着重指出成形零件的主要形状误差是成形翘曲,成形翘曲主要是由层与层之间收缩的不连续引起;翘曲分为一维翘曲和二维翘曲。 在成形机上烧结木塑复合材料并形成试件,进而对试件进行力学性能的测试、扫描电镜SEM的分析及烧结工艺参数的优化试验,试验表明:木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量和弯曲模量均随着木粉和MAH的加入量的变化而变化;相容剂的使用有利于复合材料力学性能的提高;采用优化烧结工艺参数成形的烧结件密度大,力学性能大大提高。 通过解决上述关键性技术难题,促进了国内SLS用聚合物及其复合粉末的发展,填补了国际和国内利用木塑复合材料进行激光烧结技术的空白,对推动我国SLS技术的整体进步,进一步扩展SLS技术在各个行业中的应用具有一定的意义。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB332

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李兰杰;朱胜杰;刘赞;陈占勋;;干燥处理对PE/松木粉复合材料性能的影响[J];合成树脂及塑料;2005年03期
2 滕国敏,张勇,万超瑛,王如寅;木塑复合材料的界面改性方法[J];化工新型材料;2005年05期
3 李志宁;常保华;都东;王力;;激光—等离子弧复合焊温度场的数值模拟[J];焊接学报;2007年06期
4 邓琦林;激光熔覆成形金属零件的精度分析[J];航空精密制造技术;2000年04期
5 于平;尤波;;选择性激光烧结精度的几个影响因素分析[J];黑龙江水专学报;2006年03期
6 黄振湘;快速成型技术的应用与发展趋势[J];湖南农机;2002年06期
7 刘建勇,钟圣兆,夏成林,李凤仙,王韬;木塑复合材料及其研究进展[J];合成材料老化与应用;2004年03期
8 邬继荣;边高峰;张国栋;罗蒙贤;来国桥;邱化玉;;异氰酸烃基硅烷偶联剂的制备及表征[J];杭州师范大学学报(自然科学版);2009年01期
9 李湘生,莫健华,蔡道生,黄树槐;SLS成型机的粉末预热过程研究[J];华中科技大学学报;2001年02期
10 吴传保,刘承美,史玉升,黎步松;高分子材料选区激光烧结翘曲的研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨劲松;塑料功能件与复杂铸件用选择性激光烧结材料的研究[D];华中科技大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张俊;徐越兰;王克鸿;许立讲;;基于ADINA软件的焊接结构应力场与温度场研究[J];焊接;2007年10期
2 张立彬,周京京,刘磊,徐丽萍,路龙惠;多跨梁弯矩图与剪力图模拟显示软件的设计[J];河北大学学报(自然科学版);2003年03期
3 王尚勇,王均星,吴雅峰;钢筋混凝土管内衬钢管的抗外压稳定计算分析[J];湖北水力发电;2003年01期
4 吴江明;黄劲松;闫慧玉;;云龙水库粘土心墙坝三维有限元分析[J];湖北水力发电;2005年04期
5 夏传星,常晓林,黎满林,周伟;基于有限元方法的洞坪拱坝体形优化研究[J];湖北水力发电;2005年S1期
6 何柏岩,冯屹,王树新;计及不确定性的多体系统动力学研究[J];河北工业大学学报;2005年04期
7 徐辉,李林安,门玉涛,成广庆;多层膜体系微硬度实验的有限元数值模拟[J];河北工业大学学报;2005年04期
8 聂奎;;轴载与温度耦合应力对路面初始裂缝影响分析[J];河北工业大学学报;2011年03期
9 彭彬彬,王爱玲,庞学慧;不同几何角度车刀的温度-应力耦合场分析[J];华北工学院学报;2002年01期
10 刘丽双;;双金属热致动器的设计与仿真[J];中北大学学报(自然科学版);2008年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘鑫;褐藻胶—鱼肉蛋白质复合凝胶体系流变特性及水分状态的研究[D];中国海洋大学;2010年
3 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
4 李瑞迪;金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D];华中科技大学;2010年
5 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
6 王志坚;装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D];华南理工大学;2011年
7 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
8 曾芳;大型滑履磨机结构分析及焊接工艺研究[D];武汉理工大学;2010年
9 霍玉双;基于力平衡条件下等离子弧焊小孔形状分析[D];山东大学;2010年
10 王会;毛竹颗粒表面化学/水热修饰及其增强PVC基复合材料性能表征[D];浙江大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苑素玲,葛永庆,王璋奇;无网格法在温度场中的应用[J];华北电力大学学报;2003年02期
2 刘力松,檀润华,孙建忠,韩 炜;快速成形发展原理及在产品开发中的应用[J];河北工业大学学报;2002年03期
3 张建梅,赵立,党惊知,白培康,程军;快速成型技术的应用及其发展方向[J];华北工学院学报;2002年04期
4 白培康,朱林泉,程军,赵熹华;复合有机材料激光烧结成型性能试验研究[J];华北工学院学报;1999年01期
5 崔波,刘青社,崔世强;快速成形制造技术的发展与应用[J];河北工业科技;2000年01期
6 张南,王刚;快速成形技术在快速模具制造领域中的应用[J];河北工业科技;2004年02期
7 赵律;李志光;李辉勇;谢磊;周智;;木质纤维素预处理技术研究进展[J];化学与生物工程;2007年05期
8 张丽;冯绍华;夏琳;于冠蕾;;PP/竹粉复合材料的研究[J];合成树脂及塑料;2007年01期
9 乔金梁;聚合物辐射改性技术进展[J];合成橡胶工业;1995年04期
10 俞昊,黄欣,朱美芳,陈彦模;反应型相容剂在PP共混改性中的应用[J];合成纤维;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 潘明珠;麦秸纤维/聚丙烯复合材料制造工艺与性能研究[D];南京林业大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 季建仁;;木塑复合材料加工工艺初探[J];塑料制造;2006年07期
2 贺德留,马小琦;杨木木塑复合材料制作地板的研究[J];河南林业科技;2001年01期
3 薛平,丁筠;木塑复合材料发展现状及前景[J];建材工业信息;2003年12期
4 ;新型环保木塑复合材料生产可行性分析[J];中国科技信息;2004年06期
5 ;政府鼓励发展木塑复合材料[J];国外塑料;2007年05期
6 任重远,李邦;聚丙烯酸酯木塑复合材料[J];复合材料学报;1994年03期
7 梁秀山;薛党勤;张洪峰;;基于SLS的产品模型快速开发技术[J];热加工工艺;2009年19期
8 ;木塑复合材料专题[J];中国塑料;2009年10期
9 薛平,王哲,贾明印,武志怡;木塑复合材料加工工艺与设备的研究[J];人造板通讯;2004年11期
10 ;木塑复合材料前景无限[J];辽宁建材;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 史玉升;黄树槐;周祖德;陈健;;影响SLS成形件性能的主要因素分析[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
2 周持兴;王鹏;郑泓;俞炜;;木塑复合材料流变行为的研究[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
3 秦特夫;;木塑复合材料生产设备现状与发展[A];2009全国木材加工技术与装备发展研讨会木工机械数控新技术培训班论文集(会刊)[C];2009年
4 ;新型环保型木塑复合材料[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年
5 刘超栋;石光;吴素萍;林少全;;秸秆木塑复合材料的制备及性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 王春风;沈其文;庞祖高;;SLS快速制造大型复杂四气门六缸柴油发动机蠕墨铸铁缸盖[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年
7 ;甘蔗渣木塑复合材料[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年
8 欧阳彦辉;徐卫兵;周正发;任凤梅;朱敏;;正交实验在PP基木塑复合材料配方中的应用[A];安徽节能减排博士科技论坛论文集[C];2007年
9 高雪松;田宗军;黄因慧;刘志东;沈理达;;陶瓷粉末特征参数对激光烧结质量的影响[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
10 刘智勇;刘其斌;庞驰;;宽带激光烧结制备钇铝石榴石透明陶瓷[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 马菁;木塑复合材料节材代木应用座谈会圆满结束[N];中国建材报;2011年
2 记者 王成光;石河子天露公司木塑复合材料填补新疆空白[N];兵团日报(汉);2011年
3 ;武汉研制成功环保木塑复合材料[N];今日信息报;2003年
4 ;武汉研制成功环保木塑复合材料[N];今日信息报;2003年
5 国泰 平安;木塑复合材料的研究与应用[N];中国包装报;2003年
6 记者 王屹立;我省牵头修订木塑复合材料国标[N];河南日报;2008年
7 中国资源综合利用协会木塑复合材料专委会秘书长 刘嘉;我国木塑复合材料产业现状[N];中国建材报;2008年
8 中包木塑材料研发推广中心;极具推广价值的木塑复合材料[N];中国包装报;2003年
9 唐伟家;世界木塑复合材料发展势头强劲[N];中国化工报;2003年
10 刘国信;木塑复合材料:用途广泛的新型环保产品[N];经理日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 辛宗生;木塑材料快速成形件性能及其关键技术的研究[D];东北林业大学;2011年
2 黄润州;芯—表结构木塑复合材料机械性能与热膨胀性能的研究[D];南京林业大学;2012年
3 马巧梅;基于半导体激光能量源的直接成型关键技术研究[D];中北大学;2010年
4 周箭;新型PVDF基木塑复合材料体系界面行为及物性研究[D];浙江大学;2009年
5 马丽;植物纤维/ABS木塑复合材料的制备、结构与性能研究[D];华南理工大学;2012年
6 高华;木粉/马来酸酐接枝聚烯烃共混物复合材料[D];东北林业大学;2011年
7 张剑峰;Ni基金属粉末激光直接烧结成形及关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
8 王正;木塑复合材料界面特性及其影响因子的研究[D];中国林业科学研究院;2001年
9 李景新;纳米Al_2O_3粉末及其增强PS粉末激光烧结成形基础试验研究[D];南京航空航天大学;2002年
10 胡圣飞;PVC/稻壳粉复合材料结构与性能研究[D];武汉理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高成德;激光烧结系统的运动控制与纳米陶瓷人工骨制备工艺的研究[D];中南大学;2012年
2 王长志;SLS内置热源对烧结密度影响研究[D];浙江工业大学;2012年
3 崔瑞;工程塑料粉末激光烧结机理及工艺研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 罗艳;复合尼龙粉末激光烧结性能的实验研究[D];江苏大学;2010年
5 宿磊;木塑复合材料热解动力学研究[D];河北大学;2010年
6 吴恬静;木塑复合材料在园林中的应用研究[D];浙江农林大学;2010年
7 剧文志;温度作用后木塑复合材料弯曲和蠕变性能的研究[D];南京林业大学;2010年
8 李晶晶;新型木塑复合材料性能的研究[D];南京林业大学;2010年
9 张道海;脲醛树脂浸渍速生木制备木塑复合材料[D];大连理工大学;2011年
10 陈志博;聚乙烯木塑复合材料的液相化学氧化处理及其表面特性研究[D];东北林业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026