
尼龙66和尼龙12是两种常见的尼龙3D打印材料,以下是它们的具体介绍:
尼龙66
• 化学结构与特性:由六亚甲基二胺和己二酸缩聚而成,具有较高的结晶度,分子链间的作用力较强,使其具有较高的强度、刚度和耐热性。
• 物理性能:密度约为1.14g/cm³,呈白色或淡黄色半透明颗粒状。制品表面光滑度较好,外观质量高。
• 机械性能:具有较高的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度,可用于制造对结构强度要求较高的零件。同时,其耐磨性能优异,摩擦系数低,可用于制造需要耐磨的部件。
• 热性能:热变形温度较高,一般在60℃至80℃之间,部分改性后的尼龙66热变形温度可更高,具有较好的耐热性。
• 化学性能:对一般的有机溶剂、酸碱等具有一定的耐受性,但在高温或长期接触某些化学物质时可能会发生降解或变质。
• 应用领域:在汽车制造中,可用于制造发动机零部件、车身结构件等;在电子电器领域,可用于制造连接器、插座等;在机械制造领域,可用于制造齿轮、轴承等。
尼龙12
• 化学结构与特性:由十二内酰胺聚合而成,分子链较长且柔性较好,具有良好的柔韧性、耐低温性和耐化学腐蚀性。
• 物理性能:密度约为0.9g/cm³至1.02g/cm³,相对密度较小,制成的零件重量较轻。外观呈白色或淡黄色粉末状或颗粒状,制品表面有一定的磨砂感。
• 机械性能:强度、韧性和抗冲击性表现出色,能制作出坚固耐用且具有一定柔韧性的部件。其断裂伸长率较高,具有较好的弹性恢复能力。
• 热性能:热稳定性良好,热变形温度通常在50℃至70℃之间,在一定温度范围内能保持较好的力学性能和尺寸稳定性。
• 化学性能:耐化学腐蚀性能优良,能抵抗多种化学物质的侵蚀,在一些恶劣化学环境下仍能保持较好的性能。
• 应用领域:在医疗领域,可用于制造假肢、鞋垫等;在汽车领域,可用于制造仪表盘、格窗等;在消费电子领域,可用于制造手机外壳、耳机等。
机械性能介绍
尼龙66和尼龙12作为常用的3D打印材料,具有以下性能特点:
力学性能
• 尼龙66:具有较高的强度和刚度,其拉伸强度通常在70MPa至80MPa之间,拉伸模量在2000MPa至3000MPa之间,可用于制造对结构强度要求较高的零件。
• 尼龙12:强度、韧性和抗冲击性表现出色,极限拉伸强度在43MPa至50MPa之间,拉伸模量在1550MPa至1850MPa之间,断裂伸长率在15%至25%之间,能制作出坚固耐用且具有一定柔韧性的部件。
物理性能
• 尼龙66:密度约为1.14g/cm³,比尼龙12稍大。
• 尼龙12:密度约为0.9g/cm³至1.02g/cm³,相对密度较小,制成的零件重量较轻。
化学性能
• 尼龙66:具有较好的耐化学性,对一般的有机溶剂、酸碱等具有一定的耐受性,但在高温或长期接触某些化学物质时可能会发生降解或变质。
• 尼龙12:耐化学腐蚀性能优良,能抵抗多种化学物质的侵蚀,在一些恶劣化学环境下仍能保持较好的性能。
热学性能
• 尼龙66:热变形温度较高,一般在60℃至80℃之间,部分改性后的尼龙66热变形温度可更高,具有较好的耐热性。
• 尼龙12:热稳定性良好,热变形温度通常在50℃至70℃之间,在一定温度范围内能保持较好的力学性能和尺寸稳定性。
尺寸稳定性
• 尼龙66:在打印过程中及打印后,其尺寸收缩率相对较大,一般在1.5%至2.5%之间,需要在设计和打印过程中进行适当的补偿和控制,以确保零件尺寸精度。
• 尼龙12:尺寸稳定性较好,收缩率通常在1%至1.5%之间,能更好地保持打印零件的尺寸精度和形状稳定性。
工艺介绍
尼龙66和尼龙12粉末烧结工艺主要是指选择性激光烧结(SLS)工艺,以下是具体介绍:
工艺原理
先建立目标零件的计算机三维模型,再用分层软件将三维模型进行切片处理,得到每一个加工层面的数据信息,在计算机控制下,根据切片层面信息,利用激光束对可热熔的尼龙粉末材料逐层扫描烧结,最终完成目标零件的加工制造。
工艺流程
• 尼龙66粉末烧结工艺:
• 制备尼龙66粉末:将足量的己二酸和己二胺放入反应容器中,经反应制得尼龙66盐溶液,离心过滤得到尼龙66盐,将其置于微波干燥仪器中在30-40°C条件下干燥10-30min,得到干燥尼龙66盐,再将干燥尼龙66盐、分子量调节剂、去离子水加入到密闭聚合反应釜中,经共聚反应得到共聚尼龙粒料,通过溶剂沉淀法制得尼龙66粉末,最后将尼龙66粉末与流动助剂、抗氧化剂混合。
• 模型设计与切片处理:利用专业的3D建模软件设计模型,随后将模型导入到切片软件中,根据尼龙66的烧结特性以及模型的复杂程度等因素,设置合理的切片厚度,一般在0.05mm到0.2mm之间。
• 烧结成型:将处理好的尼龙66粉末铺在工作台上,预热至一定温度,通常在180-220°C左右,然后根据切片数据,控制激光束对粉末进行逐层烧结,激光功率一般在10-30W之间,扫描速度在1000-3000mm/s之间。
• 后处理:烧结完成后,将零件从粉末床中取出,去除多余的粉末,可采用吹气、振动等方式,对零件进行退火处理,以消除内应力,提高零件的尺寸稳定性和力学性能,退火温度一般在120-160°C之间。
• 尼龙12粉末烧结工艺:
• 制备尼龙12粉末:尼龙12粉末可通过缩聚反应等方法制备,将十二内酰胺等原料在一定的温度、压力和催化剂条件下进行聚合反应,得到尼龙12树脂,再将其加工成粉末状,或者直接购买成品尼龙12粉末。
• 模型设计与切片处理:与尼龙66粉末烧结工艺中的模型设计与切片处理步骤相似,根据尼龙12的特性和模型要求进行操作。
• 烧结成型:将尼龙12粉末铺在工作台上,预热至160-200°C左右,然后用激光束进行烧结,激光功率一般在8-25W之间,扫描速度在800-2500mm/s之间。
• 后处理:取出烧结好的零件,去除多余粉末后,可进行表面处理,如打磨、抛光等,以提高零件的表面质量和外观效果。
工艺参数
• 激光功率:尼龙66通常在10-30W之间,尼龙12一般在8-25W之间,功率过高可能导致粉末过度熔化、变形,过低则会使烧结不充分、强度不足。
• 扫描速度:尼龙66扫描速度在1000-3000mm/s之间,尼龙12扫描速度在800-2500mm/s之间,扫描速度会影响烧结效率和零件质量。
• 预热温度:尼龙66预热温度在180-220°C左右,尼龙12预热温度在160-200°C左右,合适的预热温度有助于提高粉末的流动性和烧结效果。
• 切片厚度:一般在0.05mm到0.2mm之间,切片厚度越薄,零件精度越高,但烧结时间会增加。
注意事项
• 粉末质量控制:尼龙粉末的粒度分布、形状、流动性等对烧结质量有重要影响,要确保粉末质量符合要求,并在使用前进行干燥处理,以去除水分和杂质。
• 设备参数优化:根据尼龙材料的特性和零件的要求,对激光烧结设备的参数进行优化调整,以获得最佳的烧结效果。
• 烧结环境控制:保持烧结环境的清洁和稳定,避免灰尘、杂质等混入粉末中,影响烧结质量,同时要控制好环境温度和湿度。