CN109047767A - 一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置 - Google Patents

一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109047767A
CN109047767A CN201810982968.7A CN201810982968A CN109047767A CN 109047767 A CN109047767 A CN 109047767A CN 201810982968 A CN201810982968 A CN 201810982968A CN 109047767 A CN109047767 A CN 109047767A
Authority
CN
China
Prior art keywords
secondary air
nozzle
pneumatic
nozzle housing
alloy shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810982968.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109047767B (zh
Inventor
刘赵淼
钟希祥
徐元迪
逄燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201810982968.7A priority Critical patent/CN109047767B/zh
Publication of CN109047767A publication Critical patent/CN109047767A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109047767B publication Critical patent/CN109047767B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置，属于增材制造技术领域。包括加热装置、喷射装置和辅助气路装置三大部分，加热装置主要由加热圈组成；喷射装置主要由合金外壳、喷头壳体、喷嘴和端盖等组成；辅助气流装置主要由辅助气流盘组成。在3D打印中，对于无法继续降低喷嘴直径的状况，该按需喷射装置可以通过调节辅助气路的气流，来完成降低微滴直径的效果，还可以对特殊金属喷射时容易氧化等特殊情况进行调节，有效提高了成型精度，保证了材料的原有性能，满足对不同条件下工作要求。

Description

一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置
技术领域
本发明涉及一种可用于微滴喷射中降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置，属于增材制造技术领域。
背景技术
金属微滴喷射增材制造技术是基于喷墨打印原理发展的一种3D打印技术。基于“离散-叠加”的成形原理，先控制液态金属生成均匀微滴，然后通过基板的运动使微滴沉积在基板的特定位置，实现逐点、逐层地堆积形成复杂的三维实体结构。该技术具有工艺流程简单、生产成本低和成形件致密度高、力学性能好等优点，在微小金属零件快速成形、柔性电路打印、微电子封装等领域都具有广阔的应用前景，尤其在特种系统中微小零部件的维修和更换，以及结构复杂、材料利用率低或小批量的零部件制造等方面具有明显的应用优势。
现有的非金属材料微滴喷射技术已经较为成熟，但金属材料熔点高,粘性和表面张力大等特性，使得现有的非金属材料喷射装置及控制方法很难直接用于金属材料的喷射和沉积成形。为了提高金属微滴喷射增材制造技术中成形件的致密度、降低其表面的粗糙度，需要生成尺寸更小且均匀稳定的金属微滴，以提高成形件的质量。
目前，在金属微滴喷射增材制造技术中，成形工艺受到生成金属微滴尺寸的制约，从而影响成形件的质量，限制了金属微滴喷射增材制造技术的发展。
因此，本发明提出一种用于降低喷射微滴直径的装置具有重要科研价值。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提供了一种用于降低喷射微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置，该装置可以完成喷射时降低微滴尺寸的功能，对于实际生产中克服微滴尺寸过大影响具有重要意义，使用范围广，具有较高的科研应用价值，其采用的技术方案如下：
本发明所采用的技术方案为一种用于降低喷射金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置，主要包括：加热装置、喷射装置和辅助气路装置三大部分，加热装置主要由加热圈(6)组成；喷射装置主要由合金外壳(4)、喷头壳体(5)、喷嘴(7)和端盖(1)等组成；辅助气流装置主要由辅助气流盘(16)组成。
喷头壳体(5)安装在合金外壳(4)的中间，多匝加热圈(6)沿喷头壳体(5)的外部缠绕，端盖(1)的两端通过螺钉(2)安装在合金外壳(4)上；端盖(1)与喷头壳体(5)之间设有高温密封圈(3)；喷嘴(7)设置在喷头壳体(5)的底部中间位置；喷头壳体(5)的中间为喷腔(12)，端盖(1)的中间设有进气口(9)、进料口(10)和传感器接入口(11)，进气口(9)、进料口(10)和传感器接入口(11)与喷腔(12)连通；辅助气流盘(16)设置在喷嘴(7)的外部；辅助气流盘(16)中间的喷孔(8)与喷嘴(7)连通；辅助气体通过辅助气流入口(17)和气流孔道(18)设置在辅助气流盘(16)上，辅助气体通过辅助气流入口(17)进入气流孔道(18)；合金外壳(4)的侧部设有电源线入口(13)，合金外壳(4)与辅助气流盘(16)之间通过螺栓及密封垫片(15)连接，且合金外壳(4)与辅助气流盘(16)之间设有导流圆通道(14)。
喷嘴(7)通过螺纹连接的方式安装在喷头壳体(5)的陶瓷喷头上，喷嘴(7)为可更换结构，将喷嘴(7)和喷头壳体(5)放入加热装置中，然后合金外壳(4)对加热装置进行固定，喷头壳体(5)的上部由端盖(1)和高温密封圈(3)进行密封。工作过程中，由上部进气口对腔体内的的液态高温金属施加气压脉冲，下部喷嘴出口处液体被挤压克服表面张力等因素形成金属微滴，完成喷射过程。同时，进料口(10)在给定的速度条件下，对腔体内的金属材料进行补充，保证了腔体内稳定的气体体积。端盖(1)的上部设有传感器接入口(11)能够及时观测腔体内的压力变化，并能够对压力值及时作出调整。
在3D打印中，对于无法继续降低喷嘴直径的状况，该按需喷射装置可以通过调节辅助气路的气流，来完成降低微滴直径的效果，还可以对特殊金属喷射时容易氧化等特殊情况进行调节，有效提高了成型精度，保证了材料的原有性能，满足对不同条件下工作要求。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果。
1、该发明设计合理、结构简单、便于加工和安装，有助于提高整个装置的使用寿命和喷射效果。
2、装置使用寿命长。喷嘴结构为单独的螺纹连接，便于更换，可以有效避免装置堵塞等问题，便于维修。
3、装置设计合理。整个装置主体由六个主要零件通过螺纹连接组成，安装方便，且各部分按照性能要求，采用不同材料加工而成，既满足了工作要求，又能尽可能降低成本。
4、辅助气流盘的设计，提供了稳定的气流供应，不仅能够为易氧化材料提供保护气体，更能够促进液滴的生成。
附图说明
图1是本发明整体的结构示意图。
图2是本发明的主视图。
图3是本发明的俯视图。
图4是本发明的局部示意图。
图中：1.端盖 2.螺钉 3.高温密封圈 4.合金外壳 5.喷头壳体 6.加热圈 7.喷嘴8.喷孔 9.进气口 10.进料口 11.传感器接入口 12.喷腔 13.电源线入口 14.导流圆通道15.密封垫片 16.辅助气流盘 17.辅助气流入口 18.气流孔道。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
a)由于该发明需要保证微滴生成的尺寸，因此对喷孔(8)直径有较高的要求，喷孔(8)直径为50μm-200μm之间。喷嘴(7)的设置，可以方便更换不同尺寸的喷嘴(7)。同时也能够避免喷嘴(7)堵塞时难于处理等问题。
b)为减小气动喷头工作工程中的能量耗散，所加工的喷嘴(7)锥角要小于90°。
c)为保证气动喷头(5)和喷嘴(7)的使用寿命，材料均为耐高温的陶瓷和镍铬合金加工而成。
d)为提高气动喷头(5)喷射效果，腔体体积设置为直径20mm，高度30mm的圆柱腔体，腔体的体积大小能够便于气压集中，提高喷射效率。
e)合金外壳(4)、喷头壳体(5)、加热圈(6)、喷嘴(7)等结构均采用独立的材料加工而成，易于修复，且同时最大可能提高各部分工作性能。
f)该装置底部特制的辅助气流结构，通过辅助气流入口(17)供入预设定压力的气流，经气流孔道(18)后，作用于生成过程中的微滴表面，从而促进液滴的生成。

Claims (4)

1.一种用于降低喷射金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置，其特征在于：该装置主要包括：加热装置、喷射装置和辅助气路装置三大部分，加热装置主要由加热圈(6)组成；喷射装置主要由合金外壳(4)、喷头壳体(5)、喷嘴(7)和端盖(1)组成；辅助气流装置主要由辅助气流盘(16)组成；
喷头壳体(5)安装在合金外壳(4)的中间，多匝加热圈(6)沿喷头壳体(5)的外部缠绕，端盖(1)的两端通过螺钉(2)安装在合金外壳(4)上；端盖(1)与喷头壳体(5)之间设有高温密封圈(3)；喷嘴(7)设置在喷头壳体(5)的底部中间位置；喷头壳体(5)的中间为喷腔(12)，端盖(1)的中间设有进气口(9)、进料口(10)和传感器接入口(11)，进气口(9)、进料口(10)和传感器接入口(11)与喷腔(12)连通；辅助气流盘(16)设置在喷嘴(7)的外部；辅助气流盘(16)中间的喷孔(8)与喷嘴(7)连通；辅助气体通过辅助气流入口(17)和气流孔道(18)设置在辅助气流盘(16)上，辅助气体通过辅助气流入口(17)进入气流孔道(18)；合金外壳(4)的侧部设有电源线入口(13)，合金外壳(4)与辅助气流盘(16)之间通过螺栓及密封垫片(15)连接，且合金外壳(4)与辅助气流盘(16)之间设有导流圆通道(14)。
2.根据权利要求1所述的一种用于降低喷射金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置，其特征在于：喷嘴(7)通过螺纹连接的方式安装在喷头壳体(5)的陶瓷喷头上，喷嘴(7)为可更换结构，将喷嘴(7)和喷头壳体(5)放入加热装置中，然后合金外壳(4) 对加热装置进行固定，喷头壳体(5)的上部由端盖(1)和高温密封圈(3)进行密封。
3.根据权利要求1所述的一种用于降低喷射金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置，其特征在于：工作过程中，由上部进气口对腔体内的的液态高温金属施加气压脉冲，下部喷嘴出口处液体被挤压克服表面张力因素形成金属微滴，完成喷射过程；同时，进料口(10)在给定的速度条件下，对腔体内的金属材料进行补充，保证了腔体内稳定的气体体积。
4.根据权利要求1所述的一种用于降低喷射金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置，其特征在于：端盖(1)的上部设有传感器接入口(11)能够及时观测腔体内的压力变化，并能够对压力值及时作出调整。
CN201810982968.7A 2018-08-27 2018-08-27 一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置 Active CN109047767B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810982968.7A CN109047767B (zh) 2018-08-27 2018-08-27 一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810982968.7A CN109047767B (zh) 2018-08-27 2018-08-27 一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109047767A true CN109047767A (zh) 2018-12-21
CN109047767B CN109047767B (zh) 2021-03-16

Family

ID=64757234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810982968.7A Active CN109047767B (zh) 2018-08-27 2018-08-27 一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109047767B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110919000A (zh) * 2019-11-26 2020-03-27 北京工业大学 一种可快捷拆装的插入式气动喷射装置
CN112916857A (zh) * 2021-01-16 2021-06-08 北京工业大学 一种气相辅助生成小尺寸金属微滴的按需气动喷射装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01312009A (ja) * 1988-06-13 1989-12-15 Nkk Corp 金属材の製造方法
CN103230849A (zh) * 2013-04-25 2013-08-07 浙江大学 一种基于磁致伸缩执行器的开关流量控制型微滴喷射装置
CN107900924A (zh) * 2017-09-14 2018-04-13 上海航天精密机械研究所 用于钎焊金刚石铣磨刀具高频感应加热化学修整装置
CN108099196A (zh) * 2017-12-17 2018-06-01 北京工业大学 一种微滴按需喷射用的压电式喷头

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01312009A (ja) * 1988-06-13 1989-12-15 Nkk Corp 金属材の製造方法
CN103230849A (zh) * 2013-04-25 2013-08-07 浙江大学 一种基于磁致伸缩执行器的开关流量控制型微滴喷射装置
CN107900924A (zh) * 2017-09-14 2018-04-13 上海航天精密机械研究所 用于钎焊金刚石铣磨刀具高频感应加热化学修整装置
CN108099196A (zh) * 2017-12-17 2018-06-01 北京工业大学 一种微滴按需喷射用的压电式喷头

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110919000A (zh) * 2019-11-26 2020-03-27 北京工业大学 一种可快捷拆装的插入式气动喷射装置
CN112916857A (zh) * 2021-01-16 2021-06-08 北京工业大学 一种气相辅助生成小尺寸金属微滴的按需气动喷射装置及方法
CN112916857B (zh) * 2021-01-16 2022-10-11 北京工业大学 一种气相辅助生成小尺寸金属微滴的按需气动喷射装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109047767B (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101623678B (zh) 一种气动膜片式微滴喷射方法及装置
CN104324839B (zh) 一种自然聚焦式超声雾化喷头
CN109047767A (zh) 一种用于降低金属微滴直径的辅助气流式气动按需喷射装置
CN107160685A (zh) 一种电场驱动熔融喷射沉积3d打印装置及其工作方法
CN108340681B (zh) 一种电场-流场混合控制的电流体喷印方法及装置
CN107175181A (zh) 一种含杠杆结构的压电膜片式微喷喷射阀
CN110919000B (zh) 一种可快捷拆装的插入式气动喷射装置
CN109622980A (zh) 一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置及方法
CN110381700A (zh) 一种喷雾腔与蒸汽腔一体式相变冷却装置和系统
CN203899800U (zh) 混合气体喷射器
CN100413598C (zh) 一种电子浆料雾化沉积直写装置
TWI413552B (zh) 冷噴霧器用噴嘴及冷噴霧器裝置
CN205767525U (zh) 一种3d打印喷嘴装置
CN2925008Y (zh) 一种电子浆料的直写成型装置
CN206938200U (zh) 一种具有预热功能的压电撞针打印喷头
CN215544920U (zh) 一种不易堵包的气雾化制粉漏嘴
CN109434113B (zh) 一种适用于高熔点金属增材制造的压电驱动式微滴喷射装置
CN1209217C (zh) 控制往复喷射成形工艺
CN102500489A (zh) 一种可实现微细雾化的喷枪喷头
CN105396717B (zh) 气控膜片式喷嘴
CN100457286C (zh) 一种冷喷涂高压送粉器
CN202461527U (zh) 铝粉生产用可控雾化装置
CN109590474B (zh) 一种能够改善密封性能的喷嘴气压调节装置
CN2296241Y (zh) 超音速电弧喷涂装置
CN112916857B (zh) 一种气相辅助生成小尺寸金属微滴的按需气动喷射装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant