Отжигаем 'по-чёрному'

FDM-технология крякозябнута сама по себе. Это и нежесткие принтеры, это и неконтролируемые термические напряжения готового изделия. Тупо выгибает тонкостенные, толстостенные служат недолго. Когда речь идёт о визуальном прототипировании, то не сильно волнует. Но FDM-технология - это еще и возможность выпуска микропартий изделий для конечного потребителя. И хотелось бы забыть о заказчике, сразу после оплаты им изделия.

Мы достаточно часто печатаем корпуса для микрокомпьютеров и подобных устройств. Если объемные детали вполне удобоваримы, то панели часто выгибает.Выгибает их от напряжений, возникающих за счет неравномерного охлаждения, как в процессе печати, так и при охлаждении. Термокамера принтера в этом случае не панацея. И чем развитая конструкция у панели, тем больше её выгибает.

Как любая правильно диагностированная болезнь, это лечится. Есть различные методы, но остановимся на посттермообработке. Процитирую из книги 'КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПЛАСТМАССЫ И ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ' (Омск 2002 УДК 621.891.669 Ю.К. Машков, М.Ю. Байбарацкая, Б.В. Григоревский)

'Термическая обработка полимерных материалов является одним из важных технологических процессов всего комплекса переработки полимеров. Даже в том случае, когда к изделию из пластмасс не предъявляются требования высокой прочности или износостойкости, для снятия внутренних напряжений, образующихся при изготовлении любой детали, необходимо проводить термическую обработку. Рациональной термообработкой термопластических кристаллизующихся полимерных материалов можно повысить плотность, твердость, молекулярную массу, предел прочности при растяжении и сжатии, ударную вязкость, износостойкость и стабильность геометрических размеров деталей в процессе их эксплуатации.

Эффективность термообработки зависит от всего цикла температурных режимов в пpoцеccе изготовления изделия из полимеров. Для полимеров так же, как и для металлов применяют четыре вида термообработки: закалка, отжиг, нормализация и отпуск. Т е p м о о б р а б о т к а полимеров в узком смысле слова - это нагрев детали до определенной температуры, выдержка и охлаждение с целью желаемого изменения свойств.'

В нашем случае интересны следующие режимы:

'О т ж и г -.нагрев полимера до температуры 75-90 % от температуры плавления с последующим медленным охлаждением. Отжиг может производиться из горячего состояния, (например деталь из поликапроамида, отлитая под давлением, сразу после извлечения из прессформы помещается в горячую среду и охлаждается медленно вместе со сре­дой).

Отжиг полимерных деталей способствует рекристаллизации мате­риала, позволяет получить в кристаллических термопластах оптимальную кристаллическую структуру, а в реактопластах - высокую степень отверждения. Отжигом в инертной жидкости при температуре немного ниже (на 20-30 °С) температуры плавления в течение определенного времени можно достигнуть эффективной перекристаллизации. Отжиг способствует образованию кристаллической надмолекулярной структуры, повышению плотности, твердости, молекулярной массы, износостойкости полимерного метариала, жесткости деталей, снижению ударной вязкости и увеличению водопоглощения.'

О т п у с к - процесс, включающий нагрев полимерных деталей в инертной среде до температуры ниже критической точки данного полимера с последующим медленным охлаждением. Хувинк и Ставерман считают, что отпуск - это повторный нагрев полимеpнoй детали до температуры эластичности (несколько ниже температуры плавления) с последующим медленным охлаждением до 50 °С. Отпуск проводят для стабилизации и снижения внутренних напряжений до величины, которой можно пренебречь. '

Для печати мы используем самонесущий стол, описание конструкции которого можно почерпнуть здесь. Печать велась ABS на чистом стеклокерамическом (ситалловом) столе с подогревом до 115 градусов (по внутреннему термистору стола). После печати, стол помещается в печь прогретую до 135 градусов. Деталь выдерживается в зависимости от толщины. В нашем случае было решено 5 минут. Дальше охлаждалось со скоростью не более 1 градуса в минуту (разрешение печи) до температуры 60 градусов.

В результате получено достаточно плоское изделие.Кроме того, деталь стала более пластичная и однородная - чисто тактильное ощущение.

Применение отжига позволяет повысит ресурс высоконагруженных изделий типа шестерня. Режимы термообработки различны для разных материалов и требуют подбора. Т.е. универсального рецепта нет, для каждого 'больного' подбирается индивидуально.

Удачной печати