脉冲微孔液滴喷射沉积成型的研究

发布时间：2017-10-10 08:50

  本文关键词：脉冲微孔液滴喷射沉积成型的研究

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【摘要】：液滴沉积成型技术是近年来迅猛发展的一种新型的快速成型技术,主要采用滴状的原料,通过逐点逐层沉积凝固粘合,形成所需的立体结构,该技术克服了传统快速成型的局限,可应用到各种材料中,包括非金属材料以及低熔点金属材料,甚至可以是高熔点金属及其合金材料。该技术加工精度高,设备简单。脉冲微孔喷射技术作为一种均匀液滴按需喷射的技术,利用压电陶瓷带动传动杆往复运动,通过传动杆将扰动施加给喷嘴附近的液滴,使少量液体突破表面张力的束缚,脱离液面以液滴的形式喷出。该技术能够准确实现液滴的按需喷射,同时保证液滴的尺寸均匀,球形度高,是一种理想的液滴喷射技术。本文基于快速成型理论,在脉冲微孔喷射设备中搭建三维沉积平台,组合成脉冲微孔液滴喷射沉积成型设备,该设备主要包括液滴喷射系统、液滴沉积系统、控制系统、图像采集系统以及真空机组,并详细描述了各部分的组成,同时介绍了实验操作步骤及实验参数。选用63Sn37Pb合金作为实验材料,利用脉冲微孔液滴喷射沉积成型设备进行一系列实验进行设备可行性研究,并讨论了各项实验参数对沉积成型的影响,最终完成了对二维平面图案和三维薄壁、实心结构制件的成型,最终得到以下结论：对脉冲微孔喷射法制备的粒子进行分析,粒子尺寸均匀,满足沉积成型的要求；对液滴的热力学和动力学理论分析及高速摄影图像观察,当沉积高度为80mm,液滴仍为液态可进行沉积；通过一维柱的沉积,得到的柱竖直表面光滑,因此液滴沉积具有高度重复准确性；当喷射频率设定为2Hz,三维沉积平台运动速度为600μm/s时,相邻液滴间的结合紧密,重叠率为8.9%；通过高速摄影观察得到高频率下的液滴喷射仍能保持稳定,为后续高频率沉积提供了可能；通过不同喷射频率、不同线间距及不同沉积路径对液滴沉积结合影响的研究,得到喷射频率为10Hz,线间距为300μm,一字单向沉积时液滴结合效果更优；最后以上述实验参数进行沉积实验,沉积出结构完整、液滴间为良好冶金结合的二维平面图案和三维薄壁、实心结构制件。
【关键词】：沉积成型 液滴 脉冲微孔喷射 快速成型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 立题背景9
• 1.2 快速成型技术的概述9-15
• 1.2.1 快速成型技术的工艺及特点9-11
• 1.2.2 快速成型技术的分类11-14
• 1.2.3 快速成型技术的应用14
• 1.2.4 快速成型技术的研究现状14-15
• 1.3 液滴沉积成型技术及研究现状15-21
• 1.3.1 液滴沉积成型技术简介15-16
• 1.3.2 液滴沉积成型技术的国内外研究现状16-20
• 1.3.3 脉冲微孔液滴喷射技术20-21
• 1.4 论文的主要研究目的及内容21-22
• 2 脉冲微孔液滴喷射沉积成型设备及方法22-34
• 2.1 脉冲微孔液滴喷射沉积成型设备23-31
• 2.1.1 液滴喷射系统23-25
• 2.1.2 液滴沉积系统25-28
• 2.1.3 控制系统28-30
• 2.1.4 图像采集系统30
• 2.1.5 真空机组30-31
• 2.2 实验过程31-33
• 2.2.1 实验步骤31-32
• 2.2.2 实验参数32-33
• 2.3 本章小结33-34
• 3 脉冲微孔液滴喷射沉积成型设备可行性研究34-42
• 3.1 液滴均匀性分析34-35
• 3.2 脉冲微孔喷射液滴沉积的可行性分析35-38
• 3.2.1 液滴的热力学与动力学分析35-37
• 3.2.2 液滴沉积过程的图像分析37-38
• 3.3 脉冲微孔喷射液滴沉积的位置准确性分析38-39
• 3.4 液滴高频率沉积的可行性39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 实验参数对脉冲微孔液滴喷射沉积成型的影响42-54
• 4.1 喷射频率对液滴沉积的影响42-43
• 4.2 平台运动速度对液滴沉积的影响43-48
• 4.2.1 不同平台运动速度的沉积实验43-45
• 4.2.2 沉积后液滴间距的理论计算45-48
• 4.3 二维沉积时不同线间距对液滴结合的影响(XY面)48-50
• 4.4 不同沉积路径对液滴结合的影响(XZ面)50-52
• 4.5 本章小结52-54
• 5 二维平面图案以及三维薄壁和实心结构制件的成型54-63
• 5.1 二维平面图案的绘制54-57
• 5.1.1 平面图案的沉积54
• 5.1.2 汉字的沉积54-57
• 5.2 三维薄壁结构制件的制备57-59
• 5.3 三维实心结构的制备59-61
• 5.4 本章小结61-63
• 结论63-64
• 参考文献64-69
• 附录A 程序说明及实例69-75
• 攻读硕士学位期间发表学术论文及申请专利情况75-76
• 致谢76-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 达飞鹏;快速成型技术——快速响应市场需要的新技术[J];机电信息;2004年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张媛;熔融沉积快速成型精度及工艺研究[D];大连理工大学;2009年

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本文编号：1005446