[發明專利]一種基于壓電微噴的熱熔金屬微液滴直接按需打印機構

有效

• 申請號: 202010515663.2
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111889680B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 李鍇;劉英想;陳維山;劉軍考
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B33Y30/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 王海婷

本發明提供了一種基于壓電微噴的熱熔金屬微液滴直接按需打印機構，包括基座、柔性位移放大機構、壓電疊堆、推桿、剛性壓緊環、熱熔腔體結構和彈性膜片，柔性位移放大機構和熱熔腔體結構均固定在基座上，在熱熔腔體結構的中心處開設錐形腔體，在熱熔腔體結構的上壁面開設進料孔，進料孔通過連通槽道與錐形腔體連通，在錐形腔體的尖端處開有噴射微孔，壓電疊堆與柔性位移放大機構的輸入端相連，推桿的一端與柔性位移放大機構的輸出端連接，另一端與彈性膜片連接，剛性壓緊環壓緊彈性膜片覆蓋在錐形腔體的開口處形成封閉腔體。本發明能實現熱熔金屬微液滴的直接打印噴射，結構簡單緊湊，所噴射的熱熔金屬微液滴形狀規則，出口速度、體積可控。

技術領域

本發明屬于熱熔金屬微液滴噴射領域，尤其是涉及一種基于壓電微噴的熱熔金屬微液滴直接按需打印機構。

背景技術

目前熱熔金屬微液滴噴射打印技術在金屬零件微小缺陷修補，微型復雜金屬結構件打印成型，以及電子元器件管腳焊接等方面有很好的應用前景。現有均勻熔融金屬束流噴射沉積技術對所噴出連續流體進行精準控制的方法相對復雜，較難實現按需噴射，一般用于高頻連續噴射沉積制造；另外，現有基于氣動驅動的熔融金屬液滴噴射方式受氣體的可壓縮性限制，具有控制效果差、噴射精度低、結構復雜和響應慢的不足。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種基于壓電微噴的熱熔金屬微液滴直接按需打印機構，本發明可以實現熱熔金屬微液滴的直接打印噴射，結構簡單緊湊，無需背壓系統，僅依靠重力作用使熔融金屬沿著供液通道持續流入腔體，所噴射的熱熔金屬微液滴形狀規則，出口速度、體積可控，可以解決現有基于激光選擇燒結的金屬增材制造工藝復雜、材料利用率低的問題和基于氣動的熔融金屬液滴打印方式精度低、結構復雜和響應慢的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于壓電微噴的熱熔金屬微液滴直接按需打印機構，包括基座、柔性位移放大機構、壓電疊堆、導向壓緊塊、推桿、剛性壓緊環、熱熔腔體結構和彈性膜片，所述的柔性位移放大機構和熱熔腔體結構均固定在基座上，在所述熱熔腔體結構的中心處開設有錐形腔體，且錐形腔體的開口朝向柔性位移放大機構的輸出端布置，在熱熔腔體結構的上壁面開設有進料孔，在熱熔腔體結構內開設有連通槽道，所述的進料孔通過連通槽道與錐形腔體連通，在錐形腔體的尖端處開有噴射微孔，所述的導向壓緊塊一端抵在壓電疊堆上，另一端通過預緊螺釘固定在柔性位移放大機構上，所述的壓電疊堆與柔性位移放大機構的輸入端相連，所述的推桿的一端與柔性位移放大機構的輸出端連接，另一端與彈性膜片連接，所述的剛性壓緊環壓緊彈性膜片覆蓋在錐形腔體的開口處形成封閉腔體。

進一步的，所述柔性位移放大機構包括布置在同一水平面內的第一橫向桿、第二橫向桿、縱向桿、輸出桿和輸入槽，所述第一橫向桿、第二橫向桿和縱向桿均各設置兩個，且兩個第一橫向桿同一直線布置，兩個第二橫向桿同一直線布置，所述第一橫向桿和第二橫向桿平行布置，兩個縱向桿平行布置；

兩個縱向桿位于第一橫向桿和第二橫向桿之間，所述輸入槽位于兩個第一橫向桿之間，且通過鉸鏈與兩個第一橫向桿的相鄰端連接，兩個第一橫向桿的另一端分別與相對應的縱向桿的一端通過鉸鏈連接，所述輸出桿位于兩個第二橫向桿之間，且通過鉸鏈與兩個第二橫向桿的相鄰端連接，兩個第二橫向桿的另一端分別與相對應的縱向桿的另一端通過鉸鏈連接，兩個第一橫向桿通過一第一安裝座與基座連接，每個第二橫向桿通過一個第二安裝座與基座連接，且橫向桿與各自的安裝座之間通過鉸鏈連接，所述壓電疊堆和導向壓緊塊設置在輸入槽與第一安裝座之間形成的容納空間內，且所述導向壓緊塊通過預緊螺釘固定在第一安裝座上。

進一步的，所述連通槽道包括正L型槽道和倒L型槽道，且正L型槽道的水平部分和倒L型槽道的水平部分連通。

進一步的，在所述熱熔腔體結構上圍繞錐形腔體布置有多個加熱槽道，且在加熱槽道上插入電熱棒，在錐形腔體的外圍均勻布置多個用于剛性壓緊環與熱熔腔體之間的螺栓緊固連接的連接孔，在熱熔腔體結構的底部開有用于布置與基座緊固連接的螺栓通孔。