一种喷射沉积成形用熔滴生成机构

本发明涉及喷射沉积成形，尤其是涉及一种喷射沉积成形用熔滴生成机构。

背景技术：

1、喷射沉积的原理是在惰性气体的保护下，将熔融金属破碎成细小的金属熔滴，然后在高压气体或离心力的作用下连续喷射到金属基底上，沉积成半凝固的沉积层，依靠金属基底的热传导使沉积层凝固成预制坯料，预制坯料经热挤压或热锻后形成高致密度的金属环体。喷射沉积工艺的优势在于，可以制备成分偏析程度小、组织细小均匀、尺寸较大的环形零件。

2、授权公告号为cn109877299b的发明专利公开了一种甩铸装置和离心喷射成形用离心盘，该专利中的甩铸装置应用喷射沉积原理实现了金属空心锭的制备。但是在应用中发现，制备的金属空心锭还不够理想，其主要表现为晶粒组织还不够细小，致密度也不够高。经分析发现，从离心盘甩出的熔滴，其直径有大有小、并不均匀。直径小于1mm的熔滴，其飞行距离近、撞击动能也小，不足以通过撞击打碎其内部的晶枝。直径大于3mm的熔滴，其冷却速度达不到要求，而且在撞击基底后会四处分散。只有直径在1-3mm的区域内的熔滴，既可以通过撞击打碎其内部的晶枝，又不至于四处分散折射。此后多次改进离心盘的结构及转速，但是效果并不理想。因此，需要从另外的角度上对熔滴的生成方式进行思考。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，其目的在于：

2、为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，包括设置在离心盘中心的熔液筒，在熔液筒的筒壁上设有出液孔，在熔液筒内设置有活塞杆；活塞杆可上下滑动，用于封堵或开启出液孔，使熔液筒内的金属熔液间隔且定量地从出液孔内甩出，形成熔滴。

4、实施上述技术方案后，其产生的有益效果是：旋转的熔液筒会使金属熔液产生离心力，通过调节活塞杆上下滑动的频率可控制金属熔液从出液孔内甩出的数量和体积，进而得到直径近乎一致的熔滴。直径相近的熔滴具有相近撞击动能和冷却速度，能够制备晶粒细小、致密度高的喷射沉积零件。

5、进一步地改进技术方案，设出液孔的半径为r，设活塞杆上下运动的频率为f，则有：

6、r＝k*sr，

7、

8、式中，r为熔液筒的半径，ρ为金属熔液的密度，sr为熔滴的球半径，ω为离心盘的转速，σ为金属熔液的表面张力系数，c≥1。

9、实施上述技术方案后，其产生的有益效果是：上述公式揭示了出液孔的半径、活塞杆上下运动频率与相关参数的关系，通过上述公式可根据所要得到的熔滴的球半径，反向求出出液孔的半径和活塞杆上下运动的频率，为控制熔滴的大小提供理论依据。

10、进一步地改进技术方案，在活塞杆内设置有注液管，注液管用于向熔液筒内注入金属熔液。

11、实施上述技术方案后，其产生的有益效果是：可保证熔液筒内始终保留有一定量的金属熔液。

12、由于采用上述技术方案，所述熔滴生成机构还包括曲柄滑块机构，曲柄滑块机构与活塞杆连接，用于驱动活塞杆上下滑动。

13、实施上述技术方案后，其产生的有益效果是：曲柄滑块机构是常见的往复直线运动机构，可驱动活塞杆上下滑动。

14、由于采用上述技术方案，在活塞杆的上部设有横向滑槽，在横向滑槽内配合安装有偏心轴，偏心轴与调速电机连接；调速电机转动时，通过偏心轴和滑槽的配合，驱动活塞杆上下滑动。

15、实施上述技术方案后，其产生的有益效果是：调速电机每转一圈，塞杆上下滑动一次，通过改变调速电机的转速，可调节活塞杆上下运动的频率。

16、在熔液筒的筒壁上设有通孔，在通孔内可拆卸安装有出液嘴，出液嘴内的内孔为出液孔。

17、实施上述技术方案后，其产生的有益效果是：通过更换出液嘴，可快速调整出液孔的半径。

技术特征：

1.一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，其特征是：包括设置在离心盘中心的熔液筒，在熔液筒的筒壁上设有出液孔，在熔液筒内设置有活塞杆；活塞杆可上下滑动，用于封堵或开启出液孔，使熔液筒内的金属熔液间隔且定量地从出液孔内甩出，形成熔滴。

2.如权利要求1所述的一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，其特征是：设出液孔的半径为r，设活塞杆上下运动的频率为f，则有：

3.如权利要求1所述的一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，其特征是：在活塞杆内设置有注液管，注液管用于向熔液筒内注入金属熔液。

4.如权利要求1所述的一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，其特征是：所述熔滴生成机构还包括曲柄滑块机构，曲柄滑块机构与活塞杆连接，用于驱动活塞杆上下滑动。

5.如权利要求1所述的一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，其特征是：在活塞杆的上部设有横向滑槽，在横向滑槽内配合安装有偏心轴，偏心轴与调速电机连接；调速电机转动时，通过偏心轴和滑槽的配合，驱动活塞杆上下滑动。

6.如权利要求1所述的一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，其特征是：在熔液筒的筒壁上设有通孔，在通孔内可拆卸安装有出液嘴，出液嘴内的通道为出液孔。

技术总结
一种喷射沉积成形用熔滴生成机构，包括设置在离心盘中心的熔液筒，在熔液筒的筒壁上设有出液孔，在熔液筒内设置有活塞杆；活塞杆可上下滑动，用于封堵或开启出液孔，使熔液筒内的金属熔液间隔且定量地从出液孔内甩出，形成熔滴。旋转的熔液筒会使金属熔液产生离心力，通过调节活塞杆上下滑动的频率可控制金属熔液从出液孔内甩出的数量和体积，进而得到直径近乎一致的熔滴。直径相近的熔滴具有相近的撞击动能和冷却速度，能够形成晶粒细小、致密度高的组织结构。此外，本发明还揭示了出液孔半径、活塞杆上下运动频率与相关参数的关系，这样可就根据熔滴的球半径，反向求出出液孔的半径和活塞杆上下运动的频率，为控制熔滴的大小提供理论依据。

技术研发人员：魏世忠,李鹏,雷贤卿,杨璐,孙波,仝帅武,毛丰,王军令
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15