摘要
聚醚醚酮（PEEK）具有优异的机械性能和热性能，适用于通过熔融沉积建模（FDM）制造的非组装结构。然而，打印过程中对剪切和冷却行为的精确控制尚未得到充分研究，这限制了产品的公差、精度和功能性。本研究利用流变测量、偏振光显微镜（PLM）、差示扫描量热法（DSC）以及包含幂律粘度和热传导的一维数值模拟，探讨了PEEK熔体在FDM中的剪切粘度和瞬态热传递特性。实验表明，在打印床界面形成一层薄薄的固化层（约47–54微米），该层在几乎没有剪切的情况下迅速固化，导致剩余熔体的有效剪切率增加，从而在纤维高度方向上产生更大的取向梯度。PLM观察结果显示，当剪切率达到约350 s?1时，双折射率增加，这与分子取向增强一致，尽管不能完全排除晶体形态的影响。在大约750–810 s?1的临界剪切率下，表面出现不稳定性。模拟结果与实验得到的固化层厚度和剪切分布一致。本文提出了一种修正的剪切率方程，以考虑未受剪切影响的固化层的影响。这些发现有助于更好地理解FDM-PEEK打印过程中的熔体运动规律，并为非组装结构的参数选择提供依据，从而提高公差控制能力并降低表面缺陷的风险。
亮点
- 在打印床表面迅速形成一层薄薄的PEEK固化层（47–54微米）。
- 未受剪切的固化层会导致上层熔体的有效剪切率增加。
- 一维模拟验证了固化层厚度和剪切分布。
- 在临界剪切率下会出现表面缺陷。
- 提出了修正的剪切率方程，以更准确地模拟PEEK的FDM过程。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
本研究的数据可向相应作者提出合理请求后获取。
