[實用新型]微小金屬熔滴形成裝置

有效

• 申請號: 201320004815.8
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN203003153U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 齊樂華;陶院;楊方;羅俊;晁艷普;鐘宋義;馬倩
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本實用新型涉及一種金屬熔滴形成裝置，特別是涉及一種微小金屬熔滴形成裝置。

背景技術

金屬微滴噴射技術是利用噴射裝置在坩堝內的金屬流體中產生一定的驅動壓力，迫使坩堝內金屬流體材料從微小噴嘴噴射出形成單顆微小金屬熔滴，以實現微量金屬材料的精確分配與定點沉積，具有自動化程度高、成本低、無污染、非接觸及原材料利用率高等優點，在復雜微小金屬件成形、三維封裝、微電路快速打印等領域有著廣闊的應用前景。

參照圖1，文獻“Apparatus?and?method?for?generating?droplets,Chandra?Sanjeev,Jivraj?Rahim.United?States?Patent:US6446878,2002”公開了一種金屬熔滴噴射裝置，包括脈沖發生器1、電磁閥2、加熱元件3、微小噴嘴5、坩堝7以及三通泄氣閥17。其中，加熱元件3用來加熱坩堝7，微小噴嘴5位于坩堝7底部，三通泄氣閥17固定在坩堝7頂部，三通泄氣閥17的一路連著接進氣管18，進氣管18上安裝有電磁閥2，電磁閥2的通斷由脈沖發生器1控制，該裝置采用壓縮氣體作為驅動源，通過脈沖發生器1控制電磁閥2的瞬間通斷，在坩堝7內金屬熔液6液面上產生脈沖壓力，迫使坩堝7內金屬熔液6從底部微小噴嘴5中噴出，形成微小的金屬熔滴4。此脈沖壓力受到坩堝7內部空腔體積、三通泄氣閥17泄氣口尺寸、背壓氣體大小等多種因素的影響，噴射精度受到局限。

參照圖2，文獻公開的金屬熔滴噴射裝置產生金屬熔滴的機理為：金屬流體在外部壓力作用下從噴孔中噴出形成射流，此后坩堝內部壓力減小，使得噴孔內部的流體噴射速度減小，而射流前端由于慣性作用繼續向前運動，從而使金屬射流產生“縮頸”現象，最終斷裂為熔滴。由于此過程中，噴射的射流直徑與噴嘴直徑相近，產生的熔滴直徑一般約是噴孔直徑的兩倍，因此，利用該裝置很難產生小于噴孔直徑尺寸的金屬熔滴。

鑒于以上分析，文獻公開的金屬熔滴噴射裝置在金屬微滴噴射過程中存在如下難題：（1）噴射裝置采用脈沖氣體作為驅動源，由于噴射過程中坩堝內脈沖氣壓精確控制較為困難，使得金屬微滴噴射較難控制；（2）噴射裝置難產生小于噴嘴尺寸的金屬熔滴，噴射的金屬微滴的尺寸受到了限制。

發明內容

為了克服現有金屬熔滴噴射裝置噴射形成金屬熔滴尺寸難以控制的不足，本實用新型提供一種微小金屬熔滴形成裝置。該裝置通過“T”型桿下端的能量聚焦器，將沖擊桿沖擊“T”型桿產生的應力波能量集中作用于坩堝下方噴嘴出口自由液面處一點以產生微滴。由于微滴噴射過程由應力波來控制，因此，金屬熔滴的直徑尺寸可以由加載的應力波決定。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種微小金屬熔滴形成裝置，包括加熱元件3、噴嘴5和坩堝7，其特點是還包括沖擊桿行程調節標尺8、調節旋鈕9、沖擊桿10、線圈11、裝置上蓋12、“T”型桿13和供氣管路15。所述“T”型桿13由頂端的圓形鋼片13-a和垂直于圓形鋼片的圓柱桿13-b固連而成，圓柱桿13-b的下端設計有能量聚焦器，能量聚焦器的形狀是軸向內凹的球面?！癟”型桿13頂端的圓形鋼片13-a直徑與坩堝7和裝置上蓋12下部的外徑相同，圓柱桿13-b的高度與坩堝7內壁的高度相等，圓柱桿13-b下端與坩堝7底部留有供金屬熔液6通過的縫隙，圓形鋼片13-a被壓緊固定于裝置上蓋12與坩堝7之間，在圓形鋼片13-a與裝置上蓋12之間有隔熱材料19。沖擊桿行程調節標尺8是帶刻度的螺桿，調節旋鈕9是內外均有螺紋的圓形螺母。裝置上蓋12頂部中間有與調節旋鈕9外螺紋相配合的螺紋孔，沖擊桿行程調節標尺8與調節旋鈕9通過螺紋連接組成螺旋副，調節旋鈕9通過螺紋連接的方式固定于裝置上蓋12頂部，通過旋轉沖擊桿行程調節標尺8可以實現對沖擊桿10的行程控制；線圈11是由多匝銅線繞制成的空心圓柱體，線圈11通過鉸接豎直安裝固定于裝置上蓋12內部圓盤的正中間，沖擊桿10由兩段圓柱體組成的階梯狀永磁鐵桿，沖擊桿10的上端是S極，沖擊桿10的下端是N極。沖擊桿10軸向置于線圈11中，沖擊桿10上段的外徑大于線圈11的外徑，沖擊桿10下段的外徑與線圈11的內徑相等，線圈11與沖擊桿10下段部分為過渡配合，線圈11對沖擊桿10起導向作用。供氣管路15是由銅管折彎而成，在坩堝7周圍均布三個且分別貼著坩堝7的外壁伸至噴嘴5處；加熱元件3為一個圓環形電阻式加熱圈，固定于坩堝7周圍。