尼龙粉末在SLS预热温度下的离散元模型参数确定及其流动特性分析

作     者：谭援强 肖湘武 张江涛 姜胜强 Tan Yuanqiang;Xiao Xiangwu;Zhang Jiangtao;Jiang Shengqiang

作者机构：华侨大学制造工程研究院福建厦门361021 湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2019年第51卷第1期

页      面：56-63页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11772135 51605409) 高层次人才引进项目(Z16X0110)资助 

主　　题：选择性激光烧结 尼龙粉末 离散元模型 预热温度 流动性 

摘      要：尼龙粉末是增材制造中常用的粉体材料,温度对其流动性有重要影响.探索尼龙粉末增材制造预热温度下的流动性是研究选择性激光烧结(selective laser sintering, SLS)工艺中粉体铺展成形的基础.选取SLS技术中的尼龙粉末为原材料,采用离散元数值方法,研究尼龙粉末的流动行为,是增材制造工艺数值模拟和铺粉工艺优化的研究热点.以Hertz-Mindlin模型为基础,基于Hamaker理论模型和库伦定律,在尼龙粉末的接触动力学模型中引入范德华力和静电力,建立预热温度下尼龙粉末流动的离散元模型(discrete element method,DEM),通过对比相应实验结果,标定了该模型的参数.对加热旋转圆筒中尼龙粉末流动过程进行了DEM数值模拟,校核了所建模型的正确性,并研究了粉体粒径分布对尼龙粉末流动特性的影响规律.研究表明,尼龙粉末黏附力是静电力与范德华力的共同作用结果;随着粉体粒径的增大,尼龙粉末崩塌角增大,流动性增强;相对于高斯粒径分布,粒径均匀分布的尼龙粉末颗粒流动性更强.研究结果可指导SLS中铺粉工艺的优化.