为什么3D打印头不用陶瓷内壁?聚四氟乙烯管会在足够高的温度下熔化,并且所有金属端部都有卡住的风险,因为热量会上升到头部。
为什么3D打印头不用陶瓷内壁?
正如两个不同的用户所证明的那样,它可以廉价地完成,请参见
然而,正如 Paulster2 在他的回答中所说,使用它存在一些技术问题,这使得它相当成问题。显然,与 PTFE 相比,火花塞中的陶瓷的热导率太高,无法使用(根据nophead
- reprap 论坛上的用户),并且存在摩擦/堵塞问题,除非内径抛光得很好.
参考概要
RepRap 用户hp_
在尝试设计时遇到了上述问题 - 来自Ceramic Hotend - 第 1 部分
研究
据我所知,那里没有陶瓷热端,我知道 nophead 已经尝试过一些用于喷嘴座的火花塞,但发现它们不合适(导热性非常高)。我想试一试,有足够的信心(我希望),它会起作用:)
所以在我的例子中,一个热端存在于 2 个主要部件中,一个喷嘴座和一个喷嘴。
喷嘴是容易保持黄铜的部分。
喷嘴座是有趣的部分,这是我想出的
总长度应在 35-40mm 范围内,请参阅下面的我的第一张草图:
这里有许多类型的陶瓷,即。95% AI2O3、99% AI2O3、氧化锆(参见材料特性表链接)
95% 的 AI2O3 很容易买到,但经过几次测试后得出的结论是它对我的口味来说很脆,第二个要尝试的材料是氧化锆。
我找到了一些中国陶瓷制造商。只退一步,我不得不为第一批订购 10 件……在从未经过测试的东西上,我想试一试……并订购零件。
但是遇到了上面提到的堵塞问题:
...在第一层之后,它就停止了挤压..呃!!!可能有什么问题????
可能的根本原因 - 摩擦系数?这意味着过了一段时间,PLA 和陶瓷之间的摩擦变得如此之大,以至于只会堵塞喷嘴座。
粘性?会不会过一段时间PLA会粘在陶瓷上并因此卡住?
PLA 热膨胀(喷嘴座筒太小?)所以这个喷嘴座的内径是 3.2mm,是不是 3.0mm 的灯丝会因为热量膨胀太多,开始堵塞喷嘴座?
吸嘴与吸嘴座的连接不足导致卡纸??
用户被迫重新使用 PTFE。
从陶瓷热端第 2 部分开始,经过中国制造商的一些返工,新的热端工作正常:
不久前,我开始研究陶瓷热端,发现第一个版本不适用于 3.0mm filament,
在与我的中国同行讨论后:) 我得到了一个新版本的陶瓷片。
他们对内部进行了非常深入和精确的抛光。我又试了一次。
和
对热端和新的喷嘴设计进行了更多的修补,内径更小,更长
除此之外,细节有点稀疏。
附加信息
来自带有陶瓷体而不是 PEEK 的 J 头,特别是这篇文章:
明确地说,它是陶瓷锆。
我担心的是,锆在连续长时间受热时会变脆。我会留在 PEEK。
氧化镁或氧化钇稳定等级的锆非常稳定。
众所周知,纯 ZrO2 会开裂,因此使用添加剂来稳定它。
氧化锆的主要特性
- 使用温度高达 2400°C
- 高密度
- 低热导率(氧化铝的 20%)
- 化学惰性
- 耐熔融金属
- 离子导电
- 耐磨性
- 高断裂韧性
- 高硬度
ZrO2 的典型用途
- 精密球阀球和阀座
- 高密度球磨机研磨介质
- 金属管成型用滚轮和导轨
- 螺纹和线导向器
- 热金属挤压模具
- 深井井下阀门和阀座-粉末压实模具
- 船用泵密封件和轴导轨
- 氧气传感器
- 高温感应炉基座
- 燃料电池膜
- 氧化气氛中超过 2000°C 的电炉加热器
氧化锆
使用氧化锆是由于其多晶型。它以三相形式存在:单斜、四方和立方。烧结后冷却至单斜相会引起较大的体积变化,这在纯氧化锆中常引起应力断裂。镁、钙和钇等添加剂用于制造刀具材料以稳定高温相并最大限度地减少这种体积变化. 最高强度和韧性是通过添加 3 mol% 氧化钇产生部分稳定的氧化锆产生的。这种材料由四方相和立方相的混合物组成,弯曲强度接近 1200 MPa。小裂纹允许发生相变,这基本上可以闭合裂纹并防止灾难性失效,从而产生相对坚韧的陶瓷材料,有时称为 TTZ(相变增韧氧化锆)。
二氧化锆是研究最多的陶瓷材料之一。纯 ZrO2在室温下具有单斜晶体结构,并在温度升高时转变为四方和立方。由立方向四方向单斜转变引起的体积膨胀会引起非常大的应力,并且会导致纯 ZrO2 在高温冷却时开裂。将几种不同的氧化物添加到氧化锆中以稳定四方和/或立方相:氧化镁 (MgO)、氧化钇 (Y2O3)、氧化钙 (CaO) 和氧化铈 (III) (Ce2O3) 等。
在 1980 年代后期,陶瓷工程师学会了通过添加少量(3-8 质量%)钙和后来的钇或铈在室温下稳定四方形式。虽然在室温下稳定,但四方形式是“亚稳态”,这意味着在材料中存在捕获的能量以将其驱动回单斜晶态。裂纹扩展前的高度局部应力足以触发陶瓷颗粒在裂纹尖端附近发生转变。在这种情况下,4.4% 的体积增加变得有益,基本上挤压了裂纹闭合(即转变降低了局部应力强度)。
导热系数:
- 金刚石导热系数:1000 W/(m·K)。
- 铜导热系数:385 至 401 W/(m·K)。
- 铝:205 W/(m·K)。
不锈钢 16 W/(m·K)。
花岗岩:1.7 至 4 W/(m·K)。
- 氧化锆的典型热导率为 1.7 至 2.2 W/(m·K)。
- 瓷器的典型热导率为 1.5 至 5 W/(m·K)。
- 玻璃导热系数:1.05 W/(m·K)。
鲁伦
顺便说一句,再次来自带有陶瓷体而不是 PEEK 的 J 头,特别是这篇文章:
Rulon 是我们使用的一种材料。我认为它是一种玻璃填充的聚四氟乙烯。机械强度远优于固体聚四氟乙烯,且易于加工。有很多等级,但例如 Rulon AR 可以承受 288 摄氏度。
但质量上存在不一致
不久前我看过 Rulon,它有很多选择,但是其中一些材料的成本可能非常高,在某些情况下,可用性是一个严重的问题,并且国家与国家之间的差异在某些情况下是犯罪行为案例
因为聚四氟乙烯不能很好地传热?使用 PTFE 管时的整个想法(这只是我的理解......这可能是错误的)是使管子不传递热量,因此允许灯丝穿过它而不会熔化或至少收集一路上有很多热量(这有助于防止堵塞)。聚四氟乙烯在完成手头的任务的同时,在耐热方面做得很好。陶瓷在耐热方面做得非常出色。问题是,它会将热量传递给灯丝,很可能会熔化它,从而导致它在到达热端之前变形和堵塞。这将成为维护噩梦。