摘要
针对选择性激光烧结（SLS）工艺中聚苯乙烯（PS）粉成形件表面粗糙、成型精度差、强度低而难以满足大型复杂件成型要求的现状。本文从SLS工艺成型机理出发，对SLS工艺成型材料的选择、复合粉末的制备方法和性能测试以及成型工艺参数的选取与优化进行了系统研究。 首先，根据PS粉特性，选择丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)塑料粉来对PS粉进行改性。采用机械混合法来制备PS/ABS复合粉末，通过单因素实验和正交试验相结合的方法得到PS/ABS复合粉末的最佳配比为PS粉88.09%，ABS粉10%，抗静电剂1.5%，荧光增白剂0.01%和热稳定剂0.4%。PS/ABS复合粉末平均粒径为70.92μm，颗粒形状大部分为球形，玻璃化转变温度为95.66℃，灰分含量为0.115%。 其次，全面地分析了影响PS/ABS复合粉末的成型工艺参数，根据材料特性和研究需要选取预热温度、激光功率、扫描速度和分层厚度作为要研究的工艺参数，以尺寸相对误差、表面粗糙度和弯曲强度3个试验指标来衡量成型质量。通过单因素烧结实验，探索出工艺参数和试验指标之间的变化规律，并确定出预热温度成型范围为80℃~90℃，激光功率成型范围为25W~35W，扫描速度成型范围为1800mm/s~2200mm/s，分层厚度成型范围为0.22mm~0.26mm。同时，利用扫描电镜观察不同激光成型参数下成形件内部的微观形貌，揭示了等能量密度时成形件微观形貌基本等同，而不等能量密度时成形件微观形貌则差别较大并且表现为激光能量密度越大，成形件内部孔隙越少的规律。 最后，采用正交试验法和综合平衡法对SLS工艺参数进行优化并得到一组最佳的工艺参数为预热温度85℃，激光功率30W，扫描速度2000mm/s，分层厚度0.24mm。此时，SLS成形件的Z向尺寸相对误差为3.56%，表面粗糙度为17.95μm，弯曲强度为4.81MPa。在此基础上，烧结出2个具有一定复杂程度的PS/ABS复合粉末快速熔模精密铸造用的原型件，验证参数优化的合理性，为后续研究奠定基础。本文为快速精铸提供了可靠的材料基础，同时，也为烧结大尺寸复杂原型件激光参数的选择和匹配提供了理论指导。
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