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正交试验法优化挤出3D打印水溶性盐芯的成形精度OA

Forming Accuracy Optimization of Water-Soluble Salt Cores Fabricated by Extrusion 3D Printing Technology via Orthogonal Experimental Method

中文摘要英文摘要

以无机盐碳酸钠和氯化钠粉末为基体材料、聚乙烯吡咯烷酮为粘结剂、聚丙烯酸铵为分散剂、无水乙醇为溶剂,采用挤出3D打印技术和分步式烧结工艺制备水溶性盐芯.以挤出头内径、层高/挤出头内径、打印速度和填充方向四个关键工艺参数进行四因素三水平正交试验,通过对不同工艺参数的3D打印成形水溶性盐芯的表面粗糙度和尺寸收缩率的测量,并采用极差分析确定各个打印参数对水溶性盐芯成形精度影响的主次顺序,得到了最优打印参数.结果表明,挤出头内径和层高/挤出头内径比值是影响水溶性盐芯成形精度的主要因素.当挤出头内径为0.51 mm、层高/挤出头内径比值为70%、打印速度为600 mm/min、填充方向为45°时,挤出3D打印的水溶性盐芯具有较好的成形精度,其表面粗糙度为49.67 μm、尺寸收缩率为17.49%(X方向)和18.32%(Z方向).

Water-soluble salt cores were fabricated by extrusion 3D printing technology and stepwise sintering process using the inorganic salt sodium carbonate(Na2CO3)and sodium chloride(NaCl)powders as matrix materials,the polyvinylpyrrolidone(PVP)as binder,the ammonium polyacrylate as dispersant,and the anhydrous ethanol as solvent.Taking the extrusion nozzle inner diameter,the layer height-to-extrusion nozzle inner diameter ratio,the printing speed and the infilling direction as four critical factors,a four-factor,three-level orthogonal experiment was carried out,and optimal printing parameters were obtained through measuring the surface roughness and dimensional shrinkage rates of the water-soluble salt cores fabricated by the extrusion 3D printing technology with different process parameters,and determining the influence order of priority of different printing parameters on the forming precision of the water-soluble salt cores by using of range analysis.The results show that the extrusion nozzle inner diameter and layer height-to-extrusion nozzle inner diameter ratio are the dominant factors affecting forming accuracy of the water-soluble salt cores.Under the optimal printing conditions of extrusion nozzle inner diameter of 0.51 mm,layer height-to-extrusion nozzle inner diameter ratio of 70%,printing speed of 600 mm/min and infilling direction of 45°,the obtained salt cores possess better forming accuracy,with a surface roughness of 49.67 μm and dimensional shrinkage rates of 17.49%in the X direction and 18.32%in the Z direction.

夏萌呈;刘富初;王妙;张浩远;胡柏林;漆金良;林学雄;徐凯;刘浩;韩光超

中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074||中国地质大学深圳研究院,广东 深圳 518057中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074||中国地质大学深圳研究院,广东 深圳 518057||湖北文理学院理工学院机械与汽车工程学院,湖北 襄阳 441025中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074||中国地质大学深圳研究院,广东 深圳 518057中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074||中国地质大学深圳研究院,广东 深圳 518057中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074||中国地质大学深圳研究院,广东 深圳 518057中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074||中国地质大学深圳研究院,广东 深圳 518057湖北文理学院理工学院机械与汽车工程学院,湖北 襄阳 441025中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院,湖北 武汉 430074||中国地质大学深圳研究院,广东 深圳 518057

矿业与冶金

水溶性盐芯挤出3D打印表面粗糙度收缩率正交试验成形精度

water-soluble salt coreextrusion 3D printingsurface roughnessshrinkage rateorthogonal experimentforming precision

《铸造》 2026 (6)

595-604,10

国家重点研发计划(2023YFB4605603 和 2022YFB4602502)广东省基础与应用基础研究基金自然科学基金面上项目(2024A1515013258)深圳市科技计划资助(JCYJ20240813114009013)国家自然科学基金(52375395)深圳市基础研究重点项目(JCYJ20220818102601004)中国地质大学(武汉)中央高校基本科研业务费资助项目(2024XLB25和 2024XLB26)中国地质大学(武汉)教学实验室开放基金项目(SKJ2024121、SKJ2025124 和SKJ2025125)国家级大学生创新创业训练计划(202510491020和S202510491202).

10.27014/j.cnki.zhuzao.2026.0079

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