一種熔滴微噴沉積成型噴嘴的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熔滴微噴沉積成型噴嘴，包括積液管、毛細(xì)齒牙和噴嘴基體；其中，在噴嘴基體的中心開(kāi)設(shè)有若干環(huán)形均勻分布的毛細(xì)齒牙，若干毛細(xì)齒牙的尖部環(huán)繞形成金屬微熔滴流道，流道的底部為出口；若干毛細(xì)齒牙與噴嘴基體之間設(shè)有環(huán)形齒槽；積液管位于若干毛細(xì)齒牙的上方，其用于盛放金屬熔液；金屬熔液從積液管下落形成金屬微熔滴，該金屬微熔滴的直徑為50～200μm。本發(fā)明利用金屬熔液表面張力和熱毛細(xì)現(xiàn)象，使金屬微熔滴內(nèi)部速度場(chǎng)不均勻，具有一定的動(dòng)量，提高金屬熔滴鋪展成型質(zhì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種熔滴微噴沉積成型噴嘴 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明屬于三維增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種微噴熔滴沉積成型噴嘴。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 熔滴微噴沉積成型是三維增材制造（又稱(chēng)3D打?。┑囊环N，其基本原理是在計(jì)算 機(jī)中生成零件的三維CAD模型，然后將模型按一定的厚度切片分層，將零件的三維信息轉(zhuǎn) 換成一系列二維輪廓信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制微熔滴的產(chǎn)生、逐點(diǎn)、逐層沉積，實(shí)現(xiàn) 金屬熔滴直接成形零件三維實(shí)體。該技術(shù)可直接成形復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，減少了傳統(tǒng)工藝在零 件設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中約束條件，已成為無(wú)約束成型技術(shù)的一個(gè)新發(fā)展方向。
[0003] 目前，熔滴微噴方式主要有連續(xù)噴射（continuous-ink-jet，CIJ)和按需噴射 (drop-〇n-demand，DoD)兩類(lèi)。CIJ是通過(guò)在液體腔內(nèi)施加恒定壓力，迫使腔體內(nèi)流體從噴 嘴以較高速度形成射流，在流體腔內(nèi)擾動(dòng)或者在表面張力作用下，射流斷裂成液滴實(shí)現(xiàn)沉 積成型。DoD則是利用激振器在需要時(shí)產(chǎn)生壓力脈沖擠壓熔體噴射出單顆熔滴，熔滴直接沉 積于基板上。如何精確控制液滴的均勻程度和尺寸大小是熔滴微噴沉積成型的關(guān)鍵所在， 噴嘴是控制液滴均勻程度和大小的關(guān)鍵部件。
[0004] 專(zhuān)利201320004815. 8公開(kāi)了一種微小金屬熔滴形狀裝置，用于解決金屬熔滴噴 射形成金屬熔滴尺寸難以控制的問(wèn)題，采用"T"形能量桿結(jié)構(gòu)，通過(guò)加載應(yīng)力波獲得均勻尺 寸的熔滴，但該專(zhuān)利形成的熔滴尺寸較大，影響鋪展成型質(zhì)量。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種熔滴微噴沉積成型噴嘴，其利用金屬熔液表面張力和 熱毛細(xì)現(xiàn)象，使金屬微熔滴內(nèi)部速度場(chǎng)不均勻，具有一定的動(dòng)量，從而提高了金屬熔滴鋪展 成型質(zhì)量。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種熔滴微噴沉積成型噴嘴，包括積液管和噴嘴基體；其中，在噴嘴基體的中心開(kāi) 設(shè)有若干環(huán)形均勻分布的毛細(xì)齒牙，若干毛細(xì)齒牙的尖部環(huán)繞形成金屬微熔滴流道，流道 的底部為出口；若干毛細(xì)齒牙與噴嘴基體之間設(shè)有環(huán)形齒槽；積液管位于若干毛細(xì)齒牙的 上方，其用于盛放金屬熔液；金屬熔液從積液管下落形成金屬微熔滴，該金屬微熔滴的直徑 為 50 ?200 μ m。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于，毛細(xì)齒牙為三角齒形結(jié)構(gòu)，且呈不等高斜形分布，相鄰兩 個(gè)毛細(xì)齒牙之間有的縫隙為3-10 μ m。
[0009] 本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于，若干毛細(xì)齒牙的上端面低于噴嘴基體的上端面。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0011] 本發(fā)明在噴嘴基體的中心開(kāi)設(shè)有若干環(huán)形均勻分布的毛細(xì)齒牙，若干毛細(xì)齒牙的 尖部環(huán)繞形成金屬微熔滴流道，進(jìn)而利用金屬熔液表面張力和熱毛細(xì)現(xiàn)象，使金屬微熔滴 下落過(guò)程內(nèi)部速度場(chǎng)不均勻，在金屬熔滴形成液膜時(shí)，提高熔滴鋪展成型質(zhì)量。 【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0012] 圖1為本發(fā)明一種熔滴微噴沉積成型噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明一種熔滴微噴沉積成型噴嘴的剖視圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明的熔滴成型原理圖。
[0015] 圖中：1.金屬熔液，2.積液管，3.毛細(xì)齒牙，4.金屬微熔滴，5.齒槽，6.流道，7.出 口，8.噴嘴基體，9.已成型熔體，10.金屬液膜。 【【具體實(shí)施方式】】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
[0017] 如圖1和2所示，包括積液管2、毛細(xì)齒牙3和噴嘴基體8 ;其中，在噴嘴基體8的 中心開(kāi)設(shè)有若干環(huán)形均勻分布的毛細(xì)齒牙3,若干毛細(xì)齒牙3的尖部環(huán)繞形成金屬微熔滴 流道6,流道6的底部為出口 7 ;若干毛細(xì)齒牙3與噴嘴基體8之間設(shè)有環(huán)形齒槽5。其中， 若干毛細(xì)齒牙3的上端面低于噴嘴基體8的上端面。
[0018] 毛細(xì)齒牙3為三角齒形結(jié)構(gòu)，且呈不等高斜形分布，相鄰兩個(gè)毛細(xì)齒牙3之間的縫 隙為3-10 μ m。積液管2位于若干毛細(xì)齒牙3的上方，用于盛放金屬烙液1，金屬烙液1從 積液管2下落形成金屬微熔滴4,金屬微熔滴4在重力作用下，通過(guò)有毛細(xì)齒牙3環(huán)繞組成 的流道6下落，該金屬微烙滴4的直徑為50?200 μ m。金屬微烙滴4下落過(guò)程中內(nèi)部烙體 速度場(chǎng)分布不均勻，在毛細(xì)齒牙3較高側(cè)面金屬微熔滴4內(nèi)熔體速度場(chǎng)高，使得金屬微熔滴 4發(fā)生傾斜；金屬微烙滴4下落形成金屬液膜10場(chǎng)也不均勻分布，金屬液膜10在動(dòng)量作用 下繼續(xù)向已成型熔體9鋪展，提高成型質(zhì)量。具體來(lái)說(shuō)，金屬微熔滴4在表面張力作用和毛 細(xì)齒牙3作用下，形成金屬液膜10,金屬液膜10鋪展，與已成型熔體9搭接成型為一體。
[0019] 如圖2所示，本發(fā)明的工作過(guò)程為：在重力作用下，金屬熔液1從積液管2底部的 出口 7下落發(fā)生勁縮，形成金屬微熔滴4,經(jīng)由毛細(xì)齒牙3環(huán)繞組成的流道6內(nèi)下落。金屬 微熔滴4下落過(guò)程中，在表面張力作用和熱毛細(xì)作用下，經(jīng)由斜形不等高毛細(xì)齒牙3環(huán)繞組 成的流道6時(shí)，金屬微熔滴4內(nèi)部速度場(chǎng)分布不均勻，具有動(dòng)量，毛細(xì)齒牙3較高一側(cè)的熔 體流速較大。
[0020] 如圖3所示，毛細(xì)齒牙3等高均勻分布時(shí)，金屬微熔滴4下落過(guò)程中內(nèi)部熔體速度 場(chǎng)分布也均勻，如狀態(tài)a所不；金屬微烙滴4下落形成金屬液膜10,金屬液膜10與已成型烙 體9鋪展搭接，如狀態(tài)c所示，鋪展搭接位置存在一定的高度差，鋪展成型效果不理想。毛細(xì) 齒牙3不等高斜形分布時(shí)，金屬微熔滴4下落過(guò)程中內(nèi)部熔體速度場(chǎng)分布不均勻，在毛細(xì)齒 牙3較高側(cè)面金屬微熔滴4內(nèi)熔體速度場(chǎng)高，使得金屬微熔滴4發(fā)生傾斜，如狀態(tài)b所示； 金屬微熔滴4下落形成金屬液膜10場(chǎng)也不均勻分布，金屬液膜10在動(dòng)量作用下有繼續(xù)向 已成型熔體9鋪展的傾向，如狀態(tài)d所示，顯著提高金屬液膜10的鋪展成型效果。
【權(quán)利要求】
1. 一種熔滴微噴沉積成型噴嘴，其特征在于，包括積液管（2)和噴嘴基體（8);其中，在 噴嘴基體（8)的中心開(kāi)設(shè)有若干環(huán)形均勻分布的毛細(xì)齒牙（3)，若干毛細(xì)齒牙（3)的尖部 環(huán)繞形成金屬微熔滴流道（6)，流道（6)的底部為出口（7);若干毛細(xì)齒牙（3)與噴嘴基體 (8)之間設(shè)有環(huán)形齒槽（5);積液管（2)位于若干毛細(xì)齒牙（3)的上方，其用于盛放金屬熔 液（1);金屬熔液（1)從積液管（2)下落形成金屬微熔滴（4)，該金屬微熔滴（4)的直徑為 50 ?200 μ m〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔滴微噴沉積成型噴嘴，其特征在于，毛細(xì)齒牙（3)為三 角齒形結(jié)構(gòu)，且呈不等高斜形分布，相鄰兩個(gè)毛細(xì)齒牙（3)之間有的縫隙為3-10μπι。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔滴微噴沉積成型噴嘴，其特征在于，若干毛細(xì)齒牙（3) 的上端面低于噴嘴基體（8)的上端面。
【文檔編號(hào)】B22F3/115GK104057085SQ201410273922
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】杜軍, 魏正英, 陳禎, 盧秉恒, 陳建剛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)