[實用新型]一種金屬微熔滴噴射裝置

有效

• 申請號: 201420064807.7
• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN203764979U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 高勝東;姚英學;劉榮輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115
• 代理公司: 四川君士達律師事務所 51216
• 代理人: 芶忠義

技術領域

本實用新型屬于金屬微熔滴噴射打印技術領域，涉及一種金屬微熔滴噴射裝置。

背景技術

金屬微熔滴噴射打印技術是利用微熔滴噴射裝置使熔化坩堝內的熔融金屬從噴嘴噴射而出形成尺寸均勻的連續微小球狀熔滴束流或是按需式的單顆微小球狀熔滴，用于微量金屬材料的產生、微球制作以及其沉積成型，具有工藝簡單、易于控制、成本低等優點，在金屬原型件快速成型、集成電路微電子封裝互聯凸點打印等領域應用前景廣闊。

現有技術中有一種按需式金屬微熔滴噴射裝置，其工作原理是：振動桿端部與噴嘴及坩堝構成的腔體容積發生變化，當壓電陶瓷驅動振動桿進行振動時，微量熔融金屬被從噴嘴處擠壓出去形成微熔滴，可通過調節振動桿直徑來調節振動桿圓周面與坩堝形成的縫隙大小，從而在一定程度上調節噴射生成的微熔滴的尺寸。該方法振動桿端部與坩堝及噴嘴構成的腔體容積體積一定，且振動桿端部呈階梯狀，當振動桿振動時，端部在向上回收時易將擠壓出噴嘴的熔融金屬帶回，對粘度較大的熔融金屬不易產生微熔滴。坩堝內徑小，在噴射過程中熔融金屬的液面高度變化較大，對壓力控制系統的要求高，且坩堝內徑小造成容積小，需經常拆卸坩堝添加金屬材料。另外此裝置只能產生按需式的微熔滴，效率低。

實用新型內容

為了克服現有技術中的缺陷，解決上述技術問題，本實用新型提供一種金屬微熔滴噴射裝置，坩堝內部采用階梯結構，坩堝底部和噴嘴安裝處與振動桿端部配合，采用小內徑，用以形成容積變化的噴射容腔，坩堝上部采用大內徑，用以儲存更多熔融金屬，使噴射過程中液面變化不劇烈；振動桿端部采用漸變結構，對應不同物性的熔融金屬時，可通過更換不同直徑尺寸的振動桿端部來精確調節噴射的結構尺寸以適應不同物性的熔體，在按需式驅動信號作用下實現按需式微熔滴的噴射產生。另外，更換小直徑尺寸的振動桿端部以及更換振動桿中部來調節噴射部位的結構尺寸，通過調節坩堝與霧化室的壓差，使熔體形成射流，在連續式振動的作用下置能夠實現連續式微熔滴束流的噴射生成。

其技術方案如下：

一種金屬微熔滴噴射裝置，包括驅動信號波形發生裝置虛擬儀器20、壓電陶瓷換能器2、坩堝11、加熱元件13和微壓調節閥8，還包括振動桿端部16、振動桿中部10、隔熱保護罩15、可更換的錐面過渡的圓柱形振動桿端部16，可更換的振動桿中部10、錐面的坩堝加熱底座12，錐面連接的裝置支撐件5，坩堝11的外壁面與加熱底座12的錐形內壁面相配合，加熱元件13緊緊固定在加熱底座12的外圓柱面，加熱的溫度由溫度控制器14來進行精確控制，加熱元件13的外圍由隔熱外套15包裹，裝置支撐件5為隔熱材料制成，中間加工有防輻射板5a；裝置支撐件5與坩堝11和裝置上蓋4之間均為錐面連接，連接部位有密封墊23，壓電陶瓷換能器2安裝于裝置上蓋4軸線處，由壓電陶瓷上蓋板1與裝置上蓋4通過螺紋連接方式壓緊，裝置上蓋4中設有冷卻水腔3，通過強制對流換熱對壓電陶瓷換能器2進行冷卻，壓電陶瓷換能器2的驅動信號由虛擬儀器20產生信號，通過功率放大器19放大后進行驅動，惰性氣體氣源6通過減壓閥7降壓，通過微壓調節閥8控制坩堝11與霧化室18之間的微壓差，振動桿中部10為圓柱形桿，兩端加工有外螺紋，與壓電陶瓷換能器2和振動桿端部16的螺紋孔均組成螺紋副，使壓電陶瓷換能器2、振動桿中部10和振動桿端部16由螺紋連接形成振動系統，在壓電陶瓷換能器2和振動桿端部16的螺紋孔內有圓柱孔，與振動桿中部10外螺紋端部的圓柱形成間隙配合，振動桿端部16為錐面過渡的變直徑圓柱桿。進一步優選，所述坩堝11的外壁面為錐面。

進一步優選，所述加熱元件13為圓環狀的電阻加熱圈。

本實用新型的有益效果：本實用新型產生按需式微熔滴時，對應不同物性的熔融金屬25，可更換不同長度的振動桿中部10、不同直徑的振動桿端部16來改變環隙22及容腔21的結構尺寸來產生金屬微熔滴。本裝置還可使用較小直徑的振動桿端部16，在相應頻率的正弦波形的連續信號的振動下，對射流破碎產生金屬均勻微熔滴束流。當噴嘴堵塞導致微熔滴無法噴射出來需清理噴嘴時，利用高頻大振幅振動使噴嘴區域熔融金屬25產生超聲空化現象，使噴嘴附近附著的雜質清理出來，實現清理堵塞的噴嘴的目的，從而減少因噴嘴堵塞導致的噴射過程不穩定狀況或更換噴嘴多次拆裝的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型金屬微熔滴噴射裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型的技術方案作進一步詳細地說明。