[发明专利]一种均匀金属液滴制备点阵结构零件的方法与装置

摘要

一种均匀金属液滴制备点阵结构零件的方法与装置，本发明将惰性气体注入熔化坩埚（3）、喷射舱（21）和成形舱（1）中，液位仪（17）保持喷射舱熔体液位稳定，压力控制系统保持喷射舱（21）与成形舱（1）稳定压差，保证熔体在喷嘴处受力平衡，异形齿轮（7）带动振动杆（4）产生压力波，挤出熔体并使熔体在“缩颈”处断裂形成均匀微小液滴。图像分析系统获得液滴的实时尺寸参数，微机控制系统（13）根据预先输入的零件尺寸参数以及液滴的相关参数，实时控制偏转极板（11）电场参数，“剔除”不满足均匀条件的液滴，并配合三维运动台（12）制备所需金属点阵结构零件。本发明可直接从液态金属制备出具有孔隙率可调的近终形点阵结构金属零件。

主权项

一种均匀金属液滴制备点阵结构零件的装置，其特征在于，所述装置包括成形舱、固定在成形舱上方的喷射舱、提供连续供料的熔化坩埚、振动杆传动系统、气压控制器、四轴联动运动控制器、加电极板、偏转极板、三维运动平台和微机控制系统；所述喷射舱与所述熔化坩埚之间通过管道相连接，连通管道内放置有滤芯；喷射舱侧壁的连通管道入口处有滑动式闸门，根据液位仪相关信息控制闸门开口大小，保证喷射舱熔体液位平衡；喷射舱侧壁通过第一输气管和第一阀门与气压控制器相连，成形舱侧壁通过第二输气管和第二阀门与气压控制器相连；在喷射舱与成形舱内分别设置第一压力传感器和第二压力传感器，气压控制器根据压力传感器的输入调节喷射舱和成形舱的气体压力，保持二者稳定压力差；喷射舱和成形舱分别与惰性气体储藏装置相连；喷射舱的底部设置有与成形舱相连通的微型喷嘴；振动杆位于微型喷嘴上方，在微机控制系统的控制下，振动杆传动系统中的电机带动异形齿轮，齿轮轮廓形成特殊位移曲线作用在振动杆上；加电极板、偏转极板、三维运动平台位于成形舱内，加电极板设置在微型喷嘴的下方，其上相对于微型喷嘴的位置处设置有开口，加电极板的下方两侧设置有偏转极板，偏转极板的电源与微机控制系统相连，三维运动平台位于成形舱的底部，受微机控制系统的控制；在成形舱的侧壁上设置有闪频器和高速摄像机，高速摄像机与微机控制系统相连，闪频器的闪烁频率与异形齿轮旋转速度相一致；微机控制系统存储有待加工零件的尺寸数据，能根据所采集的图像，计算液滴的直径，反馈控制异形齿轮的旋转速度，调节生成液滴的大小，并根据液滴形状尺寸控制偏转极板电源电压，将不符合均匀性条件的液滴“剔除”，然后根据零件尺寸，控制三维运动平台的位移成形金属点阵结构零件；所述异形齿轮旋转速度范围在1～3600r/min之间，通过改变齿轮齿数调节压力波频率，其齿数范围在1～50个；所述振动杆传动系统由异形齿轮、振动杆、弹簧座组成，其中弹簧保证振动杆平稳回复起始位置，必要时，弹簧座可通水冷却；所述熔化坩埚内置有与温度控制器相连的第一温度传感器；喷射舱内置有与温度控制器相连的第二温度传感器；熔化坩埚的第一加热器和喷射舱的第二加热器分别与温度控制器相连，利用温度控制器控制熔化坩埚与喷射舱的温度。