金属熔丝成型复合丝材流体动力学特性

作     者：姜世杰 李曙光 许子沼 王菲 

作者机构：东北大学机械工程与自动化学院 辽宁省机械装备动力学可靠性重点实验室 

出 版 物：《吉林大学学报(工学版)》 (Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition))

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：中央高校基本科研业务费项(N2303019) 

主　　题：机械工程 金属熔丝成型增材制造技术 17-4PH不锈钢/聚合物复合材料丝 流体动力学特性 解析模型 实验研究 

摘      要：针对影响金属熔丝成型复合丝材质量的流体动力学问题。研究自制了三种不同高填充率17-4PH不锈钢粉末/聚合物复合材料丝，并利用快速成型设备进行了生坯样件的成型研究，分析了复合材料丝的可成型性条件；然后，通过自主搭建的实验平台针对成型过程中不同金属粉末填充率熔融复合丝材的压降进行了测量，进而分析了相关流体动力学特性参数的实验结果；之后，建立了熔融材料的流体动力学解析模型，完成了相应特性参数的理论解析；将理论与实验结果进行对比，验证了所建理论模型的正确性，阐明了熔融材料流体动力学特性的机理；最后，针对解析模型进行敏感性分析，探究了过程参数对流体动力学特性的影响规律。结果表明，自制的复合材料丝可以成型质量良好的生坯样件；熔融材料的流体动力学特性参数随着金属粉末填充率的增大而逐渐增大；理论与实验结果吻合度较好，验证了解析模型的正确性；在讨论的参数范围内喷嘴直径对熔融材料的流动行为影响最为显著，其次是成型速度，而熔融温度的影响相对最弱。