[实用新型]金属熔滴喷射装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属熔滴喷射装置，特别是涉及一种高熔点金属熔滴喷射装置。 

背景技术

利用熔滴的可控喷射有望实现从金属原材料直接快速成形金属复杂零/构件。其基本工作原理是，利用致动器在熔炼坩埚内部产生一个瞬间的脉冲压力，使熔液通过坩埚底部微小喷嘴喷出并形成单颗金属熔滴，然后将此熔滴准确地沉积到移动基板上的预设位置，按照一定的沉积路径，经层层堆积，最终成形成复杂的金属实体。 

参考图2，文献“Apparatus and method for generating droplets，Chandra Sanjeev，Jivraj Rahim.United States Patent：US 6446878，2002”公开了一种金属熔滴喷射装置，并对熔滴的产生和控制进行了描述。该装置的主体为一熔炼金属用的坩埚7，其外有加热器6，该加热器6被加热控制器19控制以维持坩埚的熔炼温度恒定；坩埚底部开有小孔，其上粘接微小喷嘴9；坩埚上部安装一连接管27，连接管通过T形接头26连接一个泄气孔25以及气瓶21；气瓶21内部为高压惰性气体20，通过压力调节阀22及电磁阀24与坩埚7连接；电磁阀24的开关由脉冲发生器23控制。 

电磁阀24在脉冲发生器23的控制下实现一个瞬间的打开和关闭，从而迫使坩埚7内部压力快速增加，同时坩埚内部气体通过连接管27、T形接头26后，由泄气孔25泄压，此过程在坩埚7内部产生了一个气压脉冲，从而迫使金属熔液由坩埚底部喷嘴9喷出并形成金属熔滴10。 

文献公开的装置存在如下不足，普通金属喷射装置主要用于低熔点铅锡合金的喷射，铅锡合金的化学性质不活泼且密度较大，该熔液不易因氧化或腐蚀坩埚内壁而产生难熔杂质，且少量的氧化皮等杂质会因为密度小于熔液密度而漂浮在熔液表层，因此喷射过程中喷嘴不易堵塞，其内部没有专门设计的喷嘴清理疏通装置。但如果使用此装置喷射如铝、镁等高熔点轻质活性金属材料时，由于金属熔化过程中极易产生的氧化皮，且熔液与坩埚内部反应会产生难熔杂质，此类杂质极易在喷孔内壁上附着、堆积，使喷射状态变得不稳定，导致喷射的偏斜、产生卫星液滴甚至堵塞喷嘴。 

发明内容

为了克服现有的金属熔滴喷射装置在喷射高熔点轻质活性金属熔滴时喷射成形过程稳定性差的不足，本实用新型提供一种金属熔滴喷射装置。该装置具有喷嘴自动疏通装置及喷射状态检测系统，可以维持熔滴的稳定喷射。利用高熔点金属喷射用喷嘴疏通装置和金属熔滴喷射状态监测反馈系统，能够实时监测喷射装置的喷射状态并自动控制喷嘴清理动作的进行。在喷射过程出现不稳定现象时，熔滴喷射状态监测反馈系统检测到不稳定喷射状态并发出清理信号，通过降低激振杆后，在激振杆内部通道通入瞬间大的正压或负压，使得喷嘴处的金属熔液或气体高速流动，从而将附着在喷孔内壁上的氧化皮或杂质带出，以实现清理、疏通微小的喷嘴的目的，从而保证高熔滴金属熔滴喷射成形过程的稳定。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属熔滴喷射装置，包括加热器6、坩埚7、喷嘴9和激振杆1，其特点是还包括感应块2、冷却板4、电磁线圈3、隔热板5、激光器12、光电传感器13、光电信号处理单元14、热电偶16、激振驱动器15、过滤板17。坩埚7中激振杆1由上至下穿过冷却板4和隔热板5，坩埚7靠近顶部处设有一压力入口18，坩埚7底部正中是喷嘴9，通过喷嘴9喷射金属熔液8。坩埚7的外部装有加热器6，坩埚7底部外侧安装热电偶16。感应块2置于电磁线圈3内部，激振驱动器15产生激振信号，驱动电磁感应线圈3，电磁感应线圈3产生一个脉冲磁力作用于感应块2，感应块2向下带动激振杆1，激振杆1将此机械振动传递到坩埚7底部喷嘴9处，实现微小金属熔滴10的喷射。喷射后的金属熔滴10穿行激光发生器12的光束，反射激光光束，光电传感器13检测到激光光信号的变化，反馈给光电信号处理单元14。 

所述坩埚7的材料是陶瓷。 

所述坩埚7的材料是石墨。 

所述感应块2的材料是顺磁体。