[发明专利]均匀金属微滴变角度控向喷射装置及大倾角构件打印方法

权利要求书

1.一种均匀金属微滴变角度控向喷射装置，包括压电换能器(1)、激振杆(2)、坩埚上盖(7)、坩埚(9)、喷嘴(10)和加热炉(11)，其特征在于：还包括高温密封膜片(3)、活塞(4)、调节螺母(5)、密封垫片(6)、热电偶(8)和坩埚上体(13)；所述坩埚(9)由横向坩埚和铅直坩埚两部分组成，铅直坩埚的底部通过螺纹连接在横向坩埚的中部，呈T字型结构，坩埚(9)内部填装有金属熔液(12)；横向坩埚的一端与坩埚上体(13)的一端连接有高温密封膜片(3)，所述坩埚上体(13)的另一端连接有压电换能器(1)，横向坩埚与坩埚上体(13)的预紧力将高温密封膜片(3)夹紧；横向坩埚的另一端连接喷嘴(10)；铅直坩埚的顶部与坩埚上盖(7)相连，铅直坩埚的顶部与坩埚上盖(7)之间有密封垫片(6)；所述激振杆(2)呈圆柱形并分为a部分和b部分，激振杆(2)的a部分位于坩埚上体(13)内部，其一端与压电换能器(1)相连，其另一端是螺纹端，螺纹端穿过高温密封膜片(3)与激振杆(2)的b部分一端的内螺纹相连，激振杆(2)的a、b两部分的端面将高温密封膜片(3)夹紧并使其变形；激振杆(2)的b部分位于坩埚(9)中横向坩埚内腔，其另一端是一圆盘，圆盘距喷嘴(10)有1～2mm的距离；所述坩埚上盖(7)中间有通孔且与调节螺母(5)面接触，所述调节螺母(5)中心有内螺纹孔且与活塞(4)的有杆端的外螺纹配合；活塞(4)的活塞头与铅直坩埚内壁过渡配合，活塞(4)的有杆端穿过坩埚上盖(7)的通孔与调节螺母(5)配合，通过旋拧调节螺母(5)实现活塞(4)的上下移动，活塞(4)中心留有通孔，用来安装热电偶(8)，所述热电偶(8)与加热炉(11)通过温控仪构成控制回路；所述加热炉(11)安装在坩埚(9)外壁。

2.根据权利要求1所述的均匀金属微滴变角度控向喷射装置，其特征在于：所述高温密封膜片(3)的材料是陶瓷纤维或石墨纸的任一种。

3.根据权利要求1所述的均匀金属微滴变角度控向喷射装置，其特征在于：所述喷嘴(10)的材料是石墨或陶瓷的任一种。

4.根据权利要求1所述的均匀金属微滴变角度控向喷射装置，其特征在于：所述激振杆(2)的a与b两部分外径等大。

5.一种利用权利要求1所述装置打印大倾角结构件的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、分析需成形结构件的结构特征，根据成形精度选择比成形单元大1.5倍孔径的喷嘴(10)；对激振杆(2)、坩埚(9)和喷嘴(10)进行超声清洗，对喷射金属材料进行表面清理，除去喷射金属材料的表面氧化物及杂质；

步骤二、安装激振杆(2)、高温密封膜片(3)、活塞(4)、调节螺母(5)和坩埚(9)，在惰性气体环境下，将喷射金属材料放置于坩埚(9)内；

步骤三、对加热炉(11)设定加热温度，将坩埚(9)内的喷射金属材料熔炼并保温，取出热电偶(8)，调节活塞(4)下行，将坩埚(9)内存在的气体排出后用热电偶(8)将活塞(4)密封，继续调节活塞(4)下行，向金属熔液(12)液面施加机械压力，确保高温金属熔液(12)充满喷嘴(10)附近的喷射区域；

步骤四、向压电换能器(1)输入脉冲控制信号，压电换能器(1)产生百微米级振动，激振杆(2)将机械振动波由坩埚上体(13)内腔穿过高温密封膜片(3)传递至坩埚(9)的横向坩埚内腔，最终在激振杆(2)的b部分圆盘端产生机械振动，致使喷嘴(10)处自由液面受迫振动产生单颗熔滴；

步骤五、根据打印进程，实时旋拧调节螺母(5)使活塞(4)下行位移，继续对坩埚(9)内的金属熔液(12)增压，完成大倾角结构件的打印。