一种可快捷拆装的插入式气动喷射装置的制作方法

本发明涉及一种用于满足微滴喷射中可快捷拆装的插入式气动喷射装置，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，需要稳定的生成装置来产生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稳定性的制约，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，本发明提出一种可快捷拆装的插入式气动喷射装置具有重要科研价值。

技术实现要素：

针对背景技术中的问题，本发明提供了一种可快捷拆装的插入式气动喷射装置，该装置可以实现喷射时压力脉冲稳定可调、装置更换快捷、使用材料范围广等功能，对于实际生产中提高生成液滴稳定性具有重要意义。

本发明所采用的技术方案为一种可快捷拆装的插入式气动喷射装置，包括密封箱体(1)、温度传感器接口(2)、调节螺杆接口(3)、排气口(4)、进气口(5)、密封端盖(6)、主气路入口(7)、气流调节盘(8)、辅助气路入口(9)、储液腔(10)、底部密封盘(11)、喷嘴(12)和喷头外壳(13)。

装置各个部分之间的关系和作用如下，密封箱体(1)为本装置的外部箱体结构，各构件均安装在密封箱体(1)内，以保证密封箱体(1)的内部为无氧环境并且温度恒定；喷头外壳(13)上下通过螺纹分别与密封端盖(6)和底部密封盘(11)连接；密封端盖(6)上部设有温度传感器接口(2)、调节螺杆接口(3)、侧面设有排气口(4)和进气口(5)；喷头外壳(13)内部通过螺纹连接固定气流调节盘(8)，喷头外壳(13)与气流调节盘(8)之间连接形成储液腔(10)，气流调节盘(8)上设有主气路入口(7)和辅助气路入口(9)；底部密封盘(11)上设有喷嘴(12)。

一种可快捷拆装的插入式气动喷射装置，该装置内部为密封环境，通过储液腔(10)储存液态金属，喷头外壳(13)分别与密封端盖(6)和底部密封盘(11)螺纹连接进行密封；从进气口(5)通入压力为脉动变化的惰性气体，脉冲气压经过气流调节盘(8)被分成两部分，一部分为主气路入口(7)提供压力驱动，挤压液态金属从喷嘴(12)流出；另一部分从辅助气路入口(9)进入，为腔体内的液态金属提供向下的挤压力，使其及时补充喷嘴(12)口附近流出的液体，来保证下一次喷射的成功。

本发明的生成方式在气动式微滴生成方式的基础上，通过将脉冲气压分成两个气路的方式，来保证腔体内的压力平衡和稳定喷射。

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。主辅气路分别实现压力驱动和液体补充，保证了长时间工作时装置性能的稳定性，对于提高打印精度极为重要。

附图说明

图1是本发明整体的结构示意图。

图2是本发明的局部示意图。

图中：1.密封箱体、2.温度传感器接口、3.调节螺杆接口、4.排气口、5.进气口、6.密封端盖、7.主气路入口、8.气流调节盘、9.辅助气路入口、10.储液腔、11.底部密封盘、12.喷嘴、13.喷头外壳。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

如图1、图2所示，整个装置包括密封箱体(1)、温度传感器接口(2)、调节螺杆接口(3)、排气口(4)、进气口(5)、密封端盖(6)、主气路入口(7)、气流调节盘(8)、辅助气路入口(9)、储液腔(10)、底部密封盘(11)、喷嘴(12)、喷头外壳(13)。

本装置的具体工作过程如下：保持密封箱体(1)的内部为封闭环境并充满惰性气体以防止金属氧化，同时保持内部温度不变；喷头外壳(13)上部由密封端盖通过螺纹连接进行密封，密封端盖(6)上部开有温度传感器入口(2)，以便于实时监测腔体内的温度，并设有调节螺杆接口(3)负责调节排气口(4)的出气量，排气口(4)负责排出多余的气体，进气口(5)提供脉冲气压；喷头外壳(13)下部与底部密封盘(11)通过螺纹连接进行密封，底部并设有喷嘴以实现金属微滴的生成；气流调节盘(8)与喷头外壳(13)通过螺纹连接进行固定，喷头外壳(13)和气流调节盘(8)之间的储液腔(10)主要储存液态金属；脉冲气压经过进气口(5)进入腔体，经过气流调节盘(8)，一部分经过主气路入口(7)实现挤压液滴的生成，一部分经过辅助气路入口(9)实现喷嘴口附近液体的及时补充。其中：

a)为减小气动喷头工作过程中的能量耗散，所加工的喷嘴(12)锥角要小于90°。

b)由于该发明需要保证微滴生成的尺寸，因此对喷嘴(12)直径有较高的要求，喷嘴(12)直径为100μm-500μm之间。底部密封盘(11)的设置，可以方便更换不同尺寸的喷嘴(12)，同时也能够避免喷嘴(12)堵塞时难于处理等问题。

c)为保证密封端盖(6)、喷头外壳(13)和喷嘴(11)的使用寿命，材料均为耐高温的石墨坩埚加工而成。