[实用新型]高宽深比微通道射流加工装置

说明书

一种超声振动辅助微通道射流加工装置，包括支架平台，所述支架平台上放置磨料搅拌箱，所述磨料搅拌箱的出口与磨料输送管连接，所述磨料输送端的端部连接喷嘴，其特征在于，所述磨料输送管上设有隔膜式计量泵和蓄能器，所述磨料输送管靠近所述喷嘴处设有第一超声振动装置。本实用新型提供一种在加工过程中，可以有效减少滞止区压力，控制磨料运动状态，高效加工高宽深比微通道的装置。

技术领域

本实用新型属于磨料水射流加工技术领域，尤其是涉及一种可利用超声振动控制微通道射流加工的装置。

背景技术

以微通道网络为结构特征的微流体技术是使用微流控芯片来控制和利用流体，实现在微米尺度上与微电子、光学、能源、生物医学等领域相结合的一种新兴技术，微流控芯片目前已经实现了商业化的生产，但其技术水平远不及“摩尔定律”所预测的半导体发展的速度其中阻碍微流体技术发展的主要瓶颈是制造加工和应用的问题。常用的微流控芯片以硅、石英、玻璃和陶瓷等硬脆材料为主，它们具有硬度高、脆性大、对加工热影响敏感等特性，这对其微细加工提出了更高的要求，因此，探索一种加工效率和质量高，通用性强，易于组织规模化生产的高宽深比微通道加工技术对推动微流体技术的发展有着重要的意义。

微细磨料水射流加工技术具有无热影响区、加工力小、能量集中、加工效率高和可加工材料范围广等优点被逐渐用来对硬脆材料进行微细加工。过加工工艺参数的优化可以实现在硬脆材料上高效加工高宽深比微通道，同时由于以水为介质，加工之后的微通道表面更利于流体的流动，让微细磨料水射流成为微流控芯片中微通道加工的一种新方法。但是，随着磨粒直径、射流压力和射流束直径的减小，射流动能向磨粒动能转化的效率迅速降低，致使微细磨料水射流的加工能力受到很大的减弱，同时低压射流在工件表面形成的射流滞止区对磨粒运动的影响也越来越明显。因此，研究加工过程中如何减少压力滞止区带来的影响具有十分重要的科学意义和实用价值。

发明内容

为了解决在加工过程中静态滞止区对磨粒运动的影响，提高磨粒动能转化的效率，本实用新型提供一种在加工过程中，可以有效减少滞止区压力，控制磨料运动状态，高效加工高宽深比微通道的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高宽深比微通道射流加工装置，包括支架平台，所述支架平台上放置磨料搅拌箱，所述磨料搅拌箱的出口与磨料输送管连接，所述磨料输送端的端部连接喷嘴，其特征在于，所述磨料输送管上设有隔膜式计量泵和蓄能器，所述磨料输送管靠近所述喷嘴处设有第一超声振动装置。

进一步，所述磨料输送管上设有压力指示器。

再进一步，所述喷嘴的前方设有用于固定工件的固定夹具，所述固定家具安装在第二超声振动装置上，所述第二超声振动装置位于加工平台上。

更进一步，所述磨料搅拌箱内设有螺旋杆，所述螺旋杆的上端与搅拌电机的输出轴连接。

本实用新型中，磨粒与水加入后，需时刻保持充分搅拌，隔膜式计量泵将磨料吸入，通过调节计量泵的量程，可以控制加工压力。同时，超声振动装置作用于外接软管上，软管内本来因为充分混合的而变得异常均匀的磨料，开始呈现出有序的运动，逐渐向中心移动，并且通过有效地调节超声振动的振幅与频率以及计量泵的量程，可以将绝大部分磨料控制在一定区域内，把绝大部分的能量聚集起来冲击在工件表面。此外，为了进一步提高加工效率，减少工件表面静态滞止区压力对射流的影响，在工件下安置了超声振动平台。通过超声振动平台的运作，可以有效地观察到在每一个超声振动周期内，工件表面的材料被有效去除。同时，可以通过调节蓝宝石喷嘴的加工角度配合超声振动，有效地抑制表面及亚表面裂纹的产生，改善工件表面质量。