本實用新型涉及塑料機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維增強(qiáng)高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭及擠出成型機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的3D打印材料因具有更好的強(qiáng)度、剛度和耐熱性越來越受到重視，針對PLA、ABS等低熔點低黏度塑料的碳纖維增強(qiáng)3D打印材料已走向市場，這類增強(qiáng)材料通過熔融擠出成型工藝技術(shù)進(jìn)行3D打印成型，主要面向民用市場。

盡管碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有諸多優(yōu)異的特性，但不同的碳纖維增強(qiáng)樹脂應(yīng)用領(lǐng)域具有一定的局限性，以PLA、ABS等樹脂作為碳纖維復(fù)合材料的增強(qiáng)樹脂，雖然在力學(xué)性能表現(xiàn)上有所提高，但對于高低溫、輻射環(huán)境以及高溫下持續(xù)使用性能受到限制，尤其對于空間環(huán)境，需要良好的耐高低溫性、熱穩(wěn)定性、抗蠕變性好的熱塑性樹脂基材料，如短碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮樹脂基復(fù)合材料，因具有優(yōu)異的耐疲勞、耐摩擦性能和優(yōu)異的力學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域。該類樹脂基往往具有很高的熔點和黏度，須采用相適應(yīng)的成型工藝和設(shè)備，現(xiàn)有擠出模頭無法解決熔融擠出成型所用的普通材質(zhì)高溫下力學(xué)性能下降嚴(yán)重、碳纖維增強(qiáng)塑料均化度不足、加熱溫度達(dá)不到要求等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中提出的問題，本實用新型提供了一種碳纖維增強(qiáng)高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭，包括順序同軸連接的模座、模體和噴嘴，且所述模座、模體和噴嘴的中心處軸向設(shè)置分別有供塑料熔體流經(jīng)的模座流道、模體流道、噴嘴流道；所述模座流道內(nèi)還設(shè)置有分流結(jié)構(gòu)，模座流道內(nèi)的塑料熔體經(jīng)由所述分流結(jié)構(gòu)分流后流進(jìn)所述模體流道內(nèi)；所述模體流道內(nèi)設(shè)置有過濾網(wǎng)，模體流道內(nèi)的塑料熔體流經(jīng)所述過濾網(wǎng)進(jìn)入到所述噴嘴內(nèi)，塑料熔體最后從所述噴嘴的嘴部擠出。

較佳地，所述分流結(jié)構(gòu)的上端位于模座流道內(nèi)，下端位于模座流道與模體流道的分界處；所述分流結(jié)構(gòu)的上端呈一錐狀結(jié)構(gòu)，所述分流結(jié)構(gòu)的下端呈一半球狀結(jié)構(gòu)，所述球狀結(jié)構(gòu)周向上均布有多個通孔，所述通孔連通模座流道和模體流道。

較佳地，所述模座的外側(cè)一圈上設(shè)置有電加熱圈。

較佳地，所述模座朝向所述噴嘴的一端上設(shè)置有一安裝孔，所述安裝孔內(nèi)設(shè)置有熱電偶。

較佳地，所述熱電偶連接有一PID控制器，所述PID控制器還連接所述電加熱圈。

較佳地，所述噴嘴與所述模體螺紋連接。

較佳地，快速成型擠出模頭采用DC53模具鋼制成。

本實用新型還提供了一種快速成型擠出機(jī)構(gòu)，包括以上所述的快速成型擠出模頭。

較佳地，還包括有螺筒和螺桿，所述螺筒與所述模座的連接，且內(nèi)部連通；所述螺桿設(shè)置在所述螺筒內(nèi)，所述螺桿用于推動塑料熔體流進(jìn)所述模座的流道內(nèi)。

本實用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：

(1)在本實用新型中，通過分流結(jié)構(gòu)和過濾網(wǎng)的設(shè)置，對由螺桿推動下來的未充分均化塑料熔體進(jìn)行分流再均化，防止塑料在之前塑化不均造成噴嘴堵塞，保證了塑料熔體順利擠出以及出絲的質(zhì)量；

(2)在本實用新型中，通過電加熱圈、熱電偶和PID控制器的設(shè)置，時刻滿足了高熔點熱塑性塑料的熔融要求，采用PID控制方式可使加熱溫度穩(wěn)定在目標(biāo)溫度；

(3)在本實用新型中，快速成型擠出模頭采用DC53模具鋼制成，具有高韌性，能很好的解決熔融擠出成型所用普通材質(zhì)噴頭在高溫下力學(xué)性能下降嚴(yán)重、容易碎裂的缺點。

附圖說明

結(jié)合附圖，通過下文的述詳細(xì)說明，可更清楚地理解本實用新型的上述及其他特征和優(yōu)點，其中：

圖1是本實用新型提供的快速成型擠出模頭原理圖；

圖2是本實用新型提供的快速成型擠出模頭安裝分離示意圖；

圖3是本實用新型提供的快速成型擠出機(jī)構(gòu)原理圖。

具體實施方式

參見示出本實用新型實施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本實用新型。然而，本實用新型可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本實用新型的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。

本實用新型提供了一種碳纖維增強(qiáng)高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭及擠出成型機(jī)構(gòu)，其中碳纖維增強(qiáng)高溫高黏熱塑性塑料，具體可為CF/PEEK、CF/TPI等廣泛用于航天領(lǐng)域的特種工程塑料，該類型材料熔點高，對加熱方式和加熱溫度要求高，又由于材料熔融黏度大，通過細(xì)小的噴嘴時需要更高的擠出壓力。本實用新型可以解決該類材料在熔融擠出成型過程中，因其自身特性在高溫下力學(xué)性能下降嚴(yán)重、碳纖維增強(qiáng)塑料均化度不足、加熱溫度達(dá)不到要求等問題。

下面就具體實施例作進(jìn)一步的說明。

實施例1

參照圖1-3，本實用新型提供了一種碳纖維增強(qiáng)高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭，包括有模座5、模體3和噴嘴1，模座5、模體3和噴嘴1順序同軸連接。

具體的，模體3的上端插進(jìn)模座5的下端并通過螺紋進(jìn)行連接，從而實現(xiàn)了模座5的下端與模體3的上端之間的連接；噴嘴1的上端插進(jìn)模體3的下端內(nèi)并通過螺紋進(jìn)行連接，噴嘴1與模體3之間螺紋連接的方式可以便于快速更換不同型號的噴嘴，噴嘴的直徑可以為0.3-0.5mm，滿足了熔融擠出成型工藝對工件的打印成型。

進(jìn)一步的，模座5的中心處軸向設(shè)置有模座流道，模體3的中心處軸向設(shè)置有模體流道，噴嘴1的中心處軸向設(shè)置有噴嘴流道，模座流道、模座流道、噴嘴流道同軸且相連通，塑料熔體自模座流道依次流過模體流道和噴嘴流道，最后從噴嘴1下端的嘴部擠出。

在本實施例中，模座流道內(nèi)設(shè)置有分流結(jié)構(gòu)6，模座流道內(nèi)的塑料熔體經(jīng)由分流結(jié)構(gòu)分流后流進(jìn)模體內(nèi)。具體的，分流結(jié)構(gòu)6同軸設(shè)置在模座流道內(nèi)，且分流結(jié)構(gòu)6的下端面位于模座流道與模體流道之間的分界處，且分流結(jié)構(gòu)6通過模體3進(jìn)行軸向定位；分流結(jié)構(gòu)6的上端設(shè)置有錐狀結(jié)構(gòu)601，下端設(shè)置有半球狀結(jié)構(gòu)602，半球狀結(jié)構(gòu)602周向均布有多個通孔603，通孔603豎向設(shè)置，且通孔603連通模座流道和模體流道。模座流道內(nèi)的塑料熔體首先經(jīng)過錐狀結(jié)構(gòu)601進(jìn)行初步的分流，再經(jīng)過通孔603進(jìn)行進(jìn)一步的分流。其中，通孔603的設(shè)置數(shù)目可以為3個、4個等，此處不做限制。

在本實施例中，模體流道內(nèi)還設(shè)置有過濾網(wǎng)2，過濾網(wǎng)2可通過卡設(shè)或螺紋連接等方式水平設(shè)置在模體流道內(nèi)，此處不做限制；模體流道內(nèi)的塑料熔體流經(jīng)過濾網(wǎng)2過濾后，再進(jìn)入到噴嘴1內(nèi)。

本實用新型通過分流結(jié)構(gòu)6和過濾網(wǎng)2的設(shè)置，先對含有碳纖維的高黏度熔融熱塑性塑料進(jìn)行分流，分流的塑料熔體通過過濾網(wǎng)2的小孔，防止塑料在之前塑化不均造成噴嘴堵塞，同時對塑料熔體進(jìn)行均化，保證高黏度塑料熔體的均化度和出絲質(zhì)量。

在本實施例中，模座5的外側(cè)一圈上設(shè)置有電加熱圈7，電加熱圈7用于對快速成型擠出模頭進(jìn)行加熱，保證塑料熔體以合適的溫度從噴嘴中擠出。模座5朝向噴嘴1的一端上設(shè)置有一安裝孔501，安裝孔501內(nèi)設(shè)置有熱電偶4，熱電偶4用于實時感應(yīng)塑料熔體的溫度；熱電偶4連接有一PID控制器，PID控制器還連接電加熱圈7。

熱電偶4實時感應(yīng)塑料熔體溫度，并將溫度信息傳遞給PID控制器，PID控制器根據(jù)實時反饋的溫度與目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)陀谀繕?biāo)溫度的時候，PID控制器控制電加熱圈7對模頭進(jìn)行加熱，加熱溫度可達(dá)到400℃；電加熱方式滿足了高熔點熱塑性塑料的熔融要求，采用PID控制方式可使加熱溫度穩(wěn)定在目標(biāo)溫度。

在本實施例中，快速成型擠出模頭采用DC53模具鋼制成，調(diào)質(zhì)處理后真空淬火，得到高韌性DC53模頭；采用DC53模頭，能很好的解決熔融擠出成型所用普通材質(zhì)噴頭在高溫下力學(xué)性能下降嚴(yán)重、容易碎裂的缺點。

再參照圖2，就本實用新型提供的碳纖維增強(qiáng)高溫高黏熱塑性塑料快速成型擠出模頭的安裝過程，作進(jìn)一步的說明：

將分流結(jié)構(gòu)6從模座5下端置入模座內(nèi)，模體上端的軸尖凸臺(如圖1中所示)，可對分流結(jié)構(gòu)6軸向定位，過濾網(wǎng)2從下端置入模體3內(nèi)，旋入噴嘴1，旋入后的噴嘴形成一個軸尖凸臺(如圖1中所示)，可對過濾網(wǎng)2軸向定位。

實施例2

參考圖3，本實用新型還提供了一種快速成型擠出機(jī)構(gòu)，包括實施例1中所述的快速成型擠出模頭。

快速成型擠出機(jī)構(gòu)還包括有螺筒9和螺桿10；螺筒9與模座5的連接，且其內(nèi)部連通；模座5周向上均布有若干埋頭孔502，螺筒9與模座5之間通過埋頭孔502并配備螺釘實現(xiàn)連接；螺筒9的直徑與模座5的直徑相同，模座5的端部直接作為模頭與螺筒9之間的連接法蘭，這種連接方式減小了法蘭尺寸，使得模頭整體更加的小型化。

螺桿10設(shè)置在螺筒9內(nèi)，螺桿10用于推動塑料熔體流進(jìn)模座的流道內(nèi)。

本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本實用新型可以以許多其他具體形式實現(xiàn)而不脫離其本身的精神或范圍。盡管已描述了本實用新型的實施案例，應(yīng)理解本實用新型不應(yīng)限制為這些實施例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可如所附權(quán)利要求書界定的本實用新型的精神和范圍之內(nèi)作出變化和修改。