[发明专利]用于形成稳定金属熔体液柱的喷嘴装置

说明书

一种用于形成稳定金属熔体液柱的喷嘴装置，包括：上、下腔体以及设置于其间的密封层，其中：上腔体内设有熔体，下腔体内设有冷凝机构，上腔体和下腔体之间设有喷嘴，熔体藉由上、下腔体的压力差通过喷嘴以连续的微熔体流的形式凝固于冷凝机构上。本发明能够将大体积高温熔体(T300℃)分散为连续的微熔体流，即稳定金属熔体液柱并实现金属快速成型。

技术领域

本发明涉及的是一种冶金领域的技术，具体是一种用于形成稳定金属熔体液柱的喷嘴装置。

背景技术

增材制造基于离散-堆积原理，是不同于传统铸造方式生产金属制品的新方法。增材制造可以通过多种方式实现。在已公开的技术中，其材料可以是粉体经过热源熔化为局部的微小熔池，也可以是丝材经过热源熔化后形成液滴，也可以是将大体积熔体直接分散为金属微熔体流。将大体积熔体进行分散具有较大难度。

喷射成型是已有的较为成熟的金属快速成型技术，该技术实现的前提是将大体积金属熔体分散，其原理是用高压惰性气体将合金液流雾化成细小熔滴，喷射成型装置的喷嘴结构已经较为成熟完善，但是这种分散方式的缺点是分散后的微小熔滴不连续，熔滴被惰性气体裹挟，容易在铸锭中形成气孔，且熔体被过于分散造成生产效率低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于形成稳定金属熔体液柱的喷嘴装置，能够将大体积高温熔体(T300℃)分散为连续的微熔体流，即稳定金属熔体液柱并实现金属快速成型。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：上、下腔体以及设置于其间的密封层，其中：上腔体内设有熔体，下腔体内设有冷凝机构，上腔体和下腔体之间设有喷嘴，熔体藉由上、下腔体的压力差通过喷嘴以连续的微熔体流的形式凝固于冷凝机构上。

所述的压力差是指：上腔体压力与熔体液压之和，其大于喷嘴的通道中熔体的表面张力与下腔体压力之和时，熔体通过喷嘴形成稳定的金属液柱进入下腔体。

所述的连续的微熔体流，通过控制所述压力差或控制喷嘴中微流道的形状得以实现。

所述的控制喷嘴中微流道的形状，通过设置不同形状的喷嘴内截面得以实现。

附图说明

图1为本发明装置示意图；

图2为加热机构示意图；

图3为喷嘴剖视图及俯视图；

图4为实施例喷嘴示意图；

图中：1惰性气体、2上腔体、3密封层、4喷嘴、5下腔体、6熔体、7冷凝台构成、 8坩埚、9喷嘴、10外层加热体、11热电偶、12控温装置。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本装置包括：上、下腔体2、5以及设置于其间的密封层3，其中：上腔体2内设有熔体6，下腔体5内设有冷凝机构7，上腔体2和下腔体5之间设有喷嘴4，熔体6 藉由上、下腔体的压力差通过喷嘴4以连续的微熔体流的形式凝固于冷凝机构7上。

所述的喷嘴起连接两个腔体的作用，喷嘴的末端设有微流道。

如图2所示，所述的喷嘴外部设有加热机构，该加热机构包括：外层加热体10、热电偶11和控温装置12，

如图3所示，所述的喷嘴为陶瓷材料制成，喷嘴内腔直径d1(10mmd1200mm)，壁厚δ(0δ20mm)。总高度h1(0h120cm)，内腔底至底面的高度为h2(0h25cm)，微流道长度为h3(0h35cm)，内腔底面张角为θ1(30°θ1180°)，外底面张角为θ2(30°θ2180°)，微流道最窄处直径为d2(0d220mm)，微流道最宽处直径为d3(0d320mm)。