實(shí)驗(yàn)名稱：熔滴噴射金屬增材制造研究實(shí)驗(yàn)

研究方向：金屬增材制造

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用壓電驅(qū)動(dòng)閥帶動(dòng)噴管在軸向上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，噴管內(nèi)熔融金屬在慣性的作用下產(chǎn)生脈沖壓力，在脈沖壓力作用下產(chǎn)生熔滴噴射，進(jìn)而進(jìn)行增材制造。

測(cè)試設(shè)備：ATA-7030高壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、壓電驅(qū)動(dòng)閥等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)通過(guò)ATA-7030高壓放大器傳遞給壓電驅(qū)動(dòng)閥，壓電驅(qū)動(dòng)閥帶動(dòng)噴管在軸向上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，噴管內(nèi)熔融金屬在慣性的作用下產(chǎn)生脈沖壓力，在脈沖壓力作用下產(chǎn)生熔滴噴射。然后按照既定程序在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的帶動(dòng)下進(jìn)行沉積成形。既可以進(jìn)行二維點(diǎn)陣、電路成形，也可以進(jìn)行三維件的增材制造。

測(cè)試結(jié)果：

(1)利用水錘效應(yīng)實(shí)現(xiàn)液滴噴射的關(guān)鍵在于控制噴管往復(fù)加速度的大小和方向。這調(diào)節(jié)了作用在熔融金屬上的慣性力，從而調(diào)節(jié)了液滴的噴射。噴管被設(shè)置為先加速后減速，以先上升后下降的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生壓力變化，管內(nèi)初始為負(fù)壓，隨后為正壓。在突然的速度變化過(guò)程中產(chǎn)生了巨大的壓力脈沖，使液滴噴射成為可能。

(2)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水錘效應(yīng)產(chǎn)生的脈沖壓力是影響熔滴噴射行為的決定性因素。脈沖壓力不足不能產(chǎn)生液滴，而脈沖壓力過(guò)大則會(huì)形成衛(wèi)星液滴。結(jié)果表明：位移增大、孔口直徑減小、運(yùn)動(dòng)周期減小、液柱高度增大均可提高孔口脈沖壓力，從而提高噴射液滴的飛行速度；

(3)通過(guò)各種應(yīng)用驗(yàn)證了所提出技術(shù)的增材制造能力，包括均勻尺寸的焊接球的制造，精確的點(diǎn)陣圖案，以及2D電路和3D結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。參數(shù)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，增大噴管位移可以提高3d打印部件的抗拉強(qiáng)度。這些實(shí)驗(yàn)突出了該技術(shù)的穩(wěn)定性、精度以及推進(jìn)金屬增材制造的巨大潛力。

功率放大器推薦：ATA-7030高壓放大器

圖：ATA-7030高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇