木塑复合材料3DP设备微滴喷射过程仿真及关键参数研究

作     者：刘子昕 王琦 闫承琳 王鑫旭 李晓旭 LIU Zixin;WANG Qi;YAN Chenglin;WANG Xinxu;LI Xiaoxu

作者机构：中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 

出 版 物：《浙江农林大学学报》 (Journal of Zhejiang A&F University)

年 卷 期：2024年第41卷第3期

页      面：651-658页

核心收录：

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 

基　　金：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(CAFYBB2020SY040) 

主　　题：木塑复合材料 三维打印与胶黏(3DP) 撞针式喷射阀 紫外光胶黏剂 喷射参数 

摘      要：【目的】以自主研发的木塑复合材料三维打印与胶黏(3DP)微滴喷射系统为基础,开展紫外线固化黏结剂(UV胶)微滴喷射过程的研究,优化喷射系统工艺参数和阀体结构参数,为木塑复合材料3DP工艺液滴铺展渗透研究提供数据支撑。【方法】对喷射阀撞针的位移特征、UV胶的流变特性进行测定分析,确定了影响木塑复合材料3DP设备微滴喷射过程的喷射参数。采用有限元法对微滴喷射过程进行仿真,分析了微滴喷射过程中UV胶在喷嘴处速度、压力和质量流率的变化特征,获得了喷射参数对微滴喷射过程的影响规律。选取撞针速度、喷嘴直径、供胶压力为自变量,以液滴成形质量和主液滴速度为评价指标,开展仿真试验求解优化参数组。【结果】单因素试验得到了撞针速度0.3~0.9 m·s^(−1),喷嘴直径0.10~0.20 mm,供胶压力0.1~0.3 MPa,阀座锥角120°~130°的合理喷射参数范围。正交试验得到了喷嘴直径是影响液滴质量的显著因素,供胶压力是影响液滴速度的显著因素,并获得最优的喷射参数组合为喷嘴直径0.10 mm,撞针速度0.9 m·s^(−1),供胶压力0.1 MPa、阀座锥角130°。【结论】建立了基于木塑复合材料3DP微滴喷射过程的VOF有限元模型,完成了喷射参数对微滴喷射影响的研究,获得了最优的喷射参数组合。