3D打印ABS材料表面长方形织构的摩擦学性能

摘要

为了研究丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)材料表面及织构的摩擦学性能,以线宽1.75 mm的ABS线材为基材,基于UM架构3D打印机,利用熔融沉积成型(FDM)技术制备光滑无织构ABS试样和表面具有长方形微凹坑织构的织构化ABS试样。对长方形织构表面和无织构光滑表面进行了模拟分析,采用多功能摩擦磨损试验机对织构化试样进行了富油摩擦试验,利用体式显微镜观察表面织构磨痕形貌,探究不同载荷(5,10,20 N)及不同转速(100,200,300 r/min)对织构化试样摩擦学性能的影响。有限元分析软件COMSOL分析表明,凹坑的存在使得油液内部产生空化现象,产生流体动压润滑效应,长方形织构使得其表面承载力比无织构提升了约2.54倍。摩擦试验结果证明,在不同载荷下,3种转速对织构化试样的摩擦系数影响趋势各不相同;在较低转速下,载荷较低的织构化试样摩擦系数较小,而在高转速下,采用适中的载荷可获得较低的摩擦系数。当转速为300 r/min、载荷为10 N时,织构化试样具有较好的减摩抗磨性能,平均摩擦系数低至0.022。与光滑无织构试样相比,织构化ABS试样具有较好的减摩抗磨效果。