
尼龍66和尼龍12是兩種常見的尼龍3D打印材料,以下是它們的具體介紹:
尼龍66
• 化學結構與特性:由六亞甲基二胺和己二酸縮聚而成,具有較高的結晶度,分子鏈間的作用力較強,使其具有較高的強度、剛度和耐熱性。
• 物理性能:密度約為1.14g/cm³,呈白色或淡黃色半透明顆粒狀。制品表面光滑度較好,外觀質量高。
• 機械性能:具有較高的拉伸強度、彎曲強度和壓縮強度,可用于制造對結構強度要求較高的零件。同時,其耐磨性能優異,摩擦系數低,可用于制造需要耐磨的部件。
• 熱性能:熱變形溫度較高,一般在60℃至80℃之間,部分改性后的尼龍66熱變形溫度可更高,具有較好的耐熱性。
• 化學性能:對一般的有機溶劑、酸堿等具有一定的耐受性,但在高溫或長期接觸某些化學物質時可能會發生降解或變質。
• 應用領域:在汽車制造中,可用于制造發動機零部件、車身結構件等;在電子電器領域,可用于制造連接器、插座等;在機械制造領域,可用于制造齒輪、軸承等。
尼龍12
• 化學結構與特性:由十二內酰胺聚合而成,分子鏈較長且柔性較好,具有良好的柔韌性、耐低溫性和耐化學腐蝕性。
• 物理性能:密度約為0.9g/cm³至1.02g/cm³,相對密度較小,制成的零件重量較輕。外觀呈白色或淡黃色粉末狀或顆粒狀,制品表面有一定的磨砂感。
• 機械性能:強度、韌性和抗沖擊性表現出色,能制作出堅固耐用且具有一定柔韌性的部件。其斷裂伸長率較高,具有較好的彈性恢復能力。
• 熱性能:熱穩定性良好,熱變形溫度通常在50℃至70℃之間,在一定溫度范圍內能保持較好的力學性能和尺寸穩定性。
• 化學性能:耐化學腐蝕性能優良,能抵抗多種化學物質的侵蝕,在一些惡劣化學環境下仍能保持較好的性能。
• 應用領域:在醫療領域,可用于制造假肢、鞋墊等;在汽車領域,可用于制造儀表盤、格窗等;在消費電子領域,可用于制造手機外殼、耳機等。
機械性能介紹
尼龍66和尼龍12作為常用的3D打印材料,具有以下性能特點:
力學性能
• 尼龍66:具有較高的強度和剛度,其拉伸強度通常在70MPa至80MPa之間,拉伸模量在2000MPa至3000MPa之間,可用于制造對結構強度要求較高的零件。
• 尼龍12:強度、韌性和抗沖擊性表現出色,極限拉伸強度在43MPa至50MPa之間,拉伸模量在1550MPa至1850MPa之間,斷裂伸長率在15%至25%之間,能制作出堅固耐用且具有一定柔韌性的部件。
物理性能
• 尼龍66:密度約為1.14g/cm³,比尼龍12稍大。
• 尼龍12:密度約為0.9g/cm³至1.02g/cm³,相對密度較小,制成的零件重量較輕。
化學性能
• 尼龍66:具有較好的耐化學性,對一般的有機溶劑、酸堿等具有一定的耐受性,但在高溫或長期接觸某些化學物質時可能會發生降解或變質。
• 尼龍12:耐化學腐蝕性能優良,能抵抗多種化學物質的侵蝕,在一些惡劣化學環境下仍能保持較好的性能。
熱學性能
• 尼龍66:熱變形溫度較高,一般在60℃至80℃之間,部分改性后的尼龍66熱變形溫度可更高,具有較好的耐熱性。
• 尼龍12:熱穩定性良好,熱變形溫度通常在50℃至70℃之間,在一定溫度范圍內能保持較好的力學性能和尺寸穩定性。
尺寸穩定性
• 尼龍66:在打印過程中及打印后,其尺寸收縮率相對較大,一般在1.5%至2.5%之間,需要在設計和打印過程中進行適當的補償和控制,以確保零件尺寸精度。
• 尼龍12:尺寸穩定性較好,收縮率通常在1%至1.5%之間,能更好地保持打印零件的尺寸精度和形狀穩定性。
工藝介紹
尼龍66和尼龍12粉末燒結工藝主要是指選擇性激光燒結(SLS)工藝,以下是具體介紹:
工藝原理
先建立目標零件的計算機三維模型,再用分層軟件將三維模型進行切片處理,得到每一個加工層面的數據信息,在計算機控制下,根據切片層面信息,利用激光束對可熱熔的尼龍粉末材料逐層掃描燒結,最終完成目標零件的加工制造。
工藝流程
• 尼龍66粉末燒結工藝:
• 制備尼龍66粉末:將足量的己二酸和己二胺放入反應容器中,經反應制得尼龍66鹽溶液,離心過濾得到尼龍66鹽,將其置于微波干燥儀器中在30-40°C條件下干燥10-30min,得到干燥尼龍66鹽,再將干燥尼龍66鹽、分子量調節劑、去離子水加入到密閉聚合反應釜中,經共聚反應得到共聚尼龍粒料,通過溶劑沉淀法制得尼龍66粉末,最后將尼龍66粉末與流動助劑、抗氧化劑混合。
• 模型設計與切片處理:利用專業的3D建模軟件設計模型,隨后將模型導入到切片軟件中,根據尼龍66的燒結特性以及模型的復雜程度等因素,設置合理的切片厚度,一般在0.05mm到0.2mm之間。
• 燒結成型:將處理好的尼龍66粉末鋪在工作臺上,預熱至一定溫度,通常在180-220°C左右,然后根據切片數據,控制激光束對粉末進行逐層燒結,激光功率一般在10-30W之間,掃描速度在1000-3000mm/s之間。
• 后處理:燒結完成后,將零件從粉末床中取出,去除多余的粉末,可采用吹氣、振動等方式,對零件進行退火處理,以消除內應力,提高零件的尺寸穩定性和力學性能,退火溫度一般在120-160°C之間。
• 尼龍12粉末燒結工藝:
• 制備尼龍12粉末:尼龍12粉末可通過縮聚反應等方法制備,將十二內酰胺等原料在一定的溫度、壓力和催化劑條件下進行聚合反應,得到尼龍12樹脂,再將其加工成粉末狀,或者直接購買成品尼龍12粉末。
• 模型設計與切片處理:與尼龍66粉末燒結工藝中的模型設計與切片處理步驟相似,根據尼龍12的特性和模型要求進行操作。
• 燒結成型:將尼龍12粉末鋪在工作臺上,預熱至160-200°C左右,然后用激光束進行燒結,激光功率一般在8-25W之間,掃描速度在800-2500mm/s之間。
• 后處理:取出燒結好的零件,去除多余粉末后,可進行表面處理,如打磨、拋光等,以提高零件的表面質量和外觀效果。
工藝參數
• 激光功率:尼龍66通常在10-30W之間,尼龍12一般在8-25W之間,功率過高可能導致粉末過度熔化、變形,過低則會使燒結不充分、強度不足。
• 掃描速度:尼龍66掃描速度在1000-3000mm/s之間,尼龍12掃描速度在800-2500mm/s之間,掃描速度會影響燒結效率和零件質量。
• 預熱溫度:尼龍66預熱溫度在180-220°C左右,尼龍12預熱溫度在160-200°C左右,合適的預熱溫度有助于提高粉末的流動性和燒結效果。
• 切片厚度:一般在0.05mm到0.2mm之間,切片厚度越薄,零件精度越高,但燒結時間會增加。
注意事項
• 粉末質量控制:尼龍粉末的粒度分布、形狀、流動性等對燒結質量有重要影響,要確保粉末質量符合要求,并在使用前進行干燥處理,以去除水分和雜質。
• 設備參數優化:根據尼龍材料的特性和零件的要求,對激光燒結設備的參數進行優化調整,以獲得最佳的燒結效果。
• 燒結環境控制:保持燒結環境的清潔和穩定,避免灰塵、雜質等混入粉末中,影響燒結質量,同時要控制好環境溫度和濕度。