脉冲微孔液滴喷射沉积成型技术研究

摘要

液滴喷射沉积成型技术是近几年迅速发展的一种新型的快速成型方法，该技术在微小制件、薄壁制件以及形状复杂的制件成型方面具有独特的优势。该技术方法主要是利用离散的液滴，通过与充电偏转电场或者三维移动平台的配合，使液滴精确的沉积在指定位置，逐个逐层堆叠沉积，最终成型所需制件。该方法克服了传统快速成型技术在材料应用方面的局限性，金属材料与非金属材料都可以作为该方法的原材料。液滴喷射方法中，脉冲微孔喷射法能够高效稳定的制备尺寸均匀的液滴，弥补了其他方式的不足。因此本文基于脉冲微孔喷射法原理，将其与快速成型相结合，利用脉冲微孔喷射系统及三维移动平台共同组成了脉冲微孔液滴喷射沉积成型系统。讨论了各个分系统的原理及作用，分析验证了该系统的可行性以及沉积精度。
　　本文使用Sn63Pb37合金作为原材料，利用该成型系统进行了参数优化实验。对比分析了实验参数对沉积结果的影响，例如液滴喷射频率、三维移动平台的运动速率、沉积高度、线间距等，并得到了较优实验参数范围。当液滴喷射频率为5-10Hz时，沉积的一维柱表面质量良好、沉积过程稳定;当三维移动平台的运动速率为500-600μm/s时，相邻液滴之间结合紧密，沉积重合状态理想，沉积的一维线表面质量较好，内部缺陷少;当沉积高度为40-50mm时，沉积质量良好，液滴排列整齐，结合紧密，无横向发散现象;当线间距为300μm时，一维线之间重合状态良好，结合紧密，因此将以上参数确定为适合本系统的合理参数范围。
　　利用得到的合理实验参数，进行了三维制件的沉积，包括空心薄壁制件以及实体制件，通过沉积结果可以得到，沉积效果较好，满足沉积精度要求，沉积制件的内部组织与原材料的内部组织对比有明显的晶粒细化现象，说明沉积质量较高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 快速成型技术概述

1．2．1 快速成型技术的原理

1．2．2 快速成型技术的分类

1．2．3 快速成型技术的应用

1．2．4 快速成型技术的研究现状

1．3 微滴喷射沉积成型技术

1．3．1 微滴喷射沉积成型技术概述

1．3．2 连续式微滴喷射沉积成型技术

1．3．3 按需式微滴喷射沉积成型技术

1．4 脉冲微孔液滴喷射沉积成型技术概述

1．5 论文的主要研究目的及内容

2 脉冲微孔液滴喷射沉积成型设备及方法

2．1 脉冲微孔液滴喷射沉积成型设备

2．1．1 液滴喷射系统

2．1．2 液滴沉积系统

2．1．3 参数控制系统

2．2 脉冲微孔液滴喷射沉积成型实验方法

2．2．1 实验方法及步骤

2．2．2 实验参数

2．3 本章小结

3 脉冲微孔液滴喷射沉积成型设备分析

3．1 液滴喷射均匀性分析

3．2 液滴形成、降落及沉积的过程理论分析

3．3 系统沉积精度分析

3．4 系统低氧环境的维持

3．5 本章小结

4 实验参数对脉冲微孔液滴喷射沉积成型的影响

4．1 喷射频率对液滴沉积的影响

4．2 平台运动速率对沉积结果的影响

4．3 沉积高度对沉积结果的影响

4．4 线间距对沉积结果的影响

4．5 较优参数范围条件下的沉积实验

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文及申请专利情况

致谢