[实用新型]一种金属微熔滴喷射装置

说明书

技术领域

本实用新型属于金属微熔滴喷射打印技术领域，涉及一种金属微熔滴喷射装置。

背景技术

金属微熔滴喷射打印技术是利用微熔滴喷射装置使熔化坩埚内的熔融金属从喷嘴喷射而出形成尺寸均匀的连续微小球状熔滴束流或是按需式的单颗微小球状熔滴，用于微量金属材料的产生、微球制作以及其沉积成型，具有工艺简单、易于控制、成本低等优点，在金属原型件快速成型、集成电路微电子封装互联凸点打印等领域应用前景广阔。

现有技术中有一种按需式金属微熔滴喷射装置，其工作原理是：振动杆端部与喷嘴及坩埚构成的腔体容积发生变化，当压电陶瓷驱动振动杆进行振动时，微量熔融金属被从喷嘴处挤压出去形成微熔滴，可通过调节振动杆直径来调节振动杆圆周面与坩埚形成的缝隙大小，从而在一定程度上调节喷射生成的微熔滴的尺寸。该方法振动杆端部与坩埚及喷嘴构成的腔体容积体积一定，且振动杆端部呈阶梯状，当振动杆振动时，端部在向上回收时易将挤压出喷嘴的熔融金属带回，对粘度较大的熔融金属不易产生微熔滴。坩埚内径小，在喷射过程中熔融金属的液面高度变化较大，对压力控制系统的要求高，且坩埚内径小造成容积小，需经常拆卸坩埚添加金属材料。另外此装置只能产生按需式的微熔滴，效率低。

实用新型内容

为了克服现有技术中的缺陷，解决上述技术问题，本实用新型提供一种金属微熔滴喷射装置，坩埚内部采用阶梯结构，坩埚底部和喷嘴安装处与振动杆端部配合，采用小内径，用以形成容积变化的喷射容腔，坩埚上部采用大内径，用以储存更多熔融金属，使喷射过程中液面变化不剧烈；振动杆端部采用渐变结构，对应不同物性的熔融金属时，可通过更换不同直径尺寸的振动杆端部来精确调节喷射的结构尺寸以适应不同物性的熔体，在按需式驱动信号作用下实现按需式微熔滴的喷射产生。另外，更换小直径尺寸的振动杆端部以及更换振动杆中部来调节喷射部位的结构尺寸，通过调节坩埚与雾化室的压差，使熔体形成射流，在连续式振动的作用下置能够实现连续式微熔滴束流的喷射生成。

其技术方案如下：

一种金属微熔滴喷射装置，包括驱动信号波形发生装置虚拟仪器20、压电陶瓷换能器2、坩埚11、加热元件13和微压调节阀8，还包括振动杆端部16、振动杆中部10、隔热保护罩15、可更换的锥面过渡的圆柱形振动杆端部16，可更换的振动杆中部10、锥面的坩埚加热底座12，锥面连接的装置支撑件5，坩埚11的外壁面与加热底座12的锥形内壁面相配合，加热元件13紧紧固定在加热底座12的外圆柱面，加热的温度由温度控制器14来进行精确控制，加热元件13的外围由隔热外套15包裹，装置支撑件5为隔热材料制成，中间加工有防辐射板5a；装置支撑件5与坩埚11和装置上盖4之间均为锥面连接，连接部位有密封垫23，压电陶瓷换能器2安装于装置上盖4轴线处，由压电陶瓷上盖板1与装置上盖4通过螺纹连接方式压紧，装置上盖4中设有冷却水腔3，通过强制对流换热对压电陶瓷换能器2进行冷却，压电陶瓷换能器2的驱动信号由虚拟仪器20产生信号，通过功率放大器19放大后进行驱动，惰性气体气源6通过减压阀7降压，通过微压调节阀8控制坩埚11与雾化室18之间的微压差，振动杆中部10为圆柱形杆，两端加工有外螺纹，与压电陶瓷换能器2和振动杆端部16的螺纹孔均组成螺纹副，使压电陶瓷换能器2、振动杆中部10和振动杆端部16由螺纹连接形成振动系统，在压电陶瓷换能器2和振动杆端部16的螺纹孔内有圆柱孔，与振动杆中部10外螺纹端部的圆柱形成间隙配合，振动杆端部16为锥面过渡的变直径圆柱杆。进一步优选，所述坩埚11的外壁面为锥面。

进一步优选，所述加热元件13为圆环状的电阻加热圈。

本实用新型的有益效果：本实用新型产生按需式微熔滴时，对应不同物性的熔融金属25，可更换不同长度的振动杆中部10、不同直径的振动杆端部16来改变环隙22及容腔21的结构尺寸来产生金属微熔滴。本装置还可使用较小直径的振动杆端部16，在相应频率的正弦波形的连续信号的振动下，对射流破碎产生金属均匀微熔滴束流。当喷嘴堵塞导致微熔滴无法喷射出来需清理喷嘴时，利用高频大振幅振动使喷嘴区域熔融金属25产生超声空化现象，使喷嘴附近附着的杂质清理出来，实现清理堵塞的喷嘴的目的，从而减少因喷嘴堵塞导致的喷射过程不稳定状况或更换喷嘴多次拆装的问题。

附图说明

图1为本实用新型金属微熔滴喷射装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。