一种金属微喷熔滴电磁约束沉积成型系统

摘要

本发明公开了一种金属微喷熔滴电磁约束沉积成型系统，该系统集成了金属熔滴沉积成型技术、微喷技术以及电磁场作用下金属凝固成型理论，其利用压力脉冲在坩埚腔体内产生膨胀、收缩的脉冲压力，通过控制脉冲压力的变化，迫使金属熔滴通过间隙可调喷嘴可控均匀按需喷射，通过调整驱动控制参数以及间隙可调喷嘴与基板相对位置实现对金属微熔滴的微量按需供给。本发明通过在临近微熔滴沉积区域施加外置电磁场，实现小空间、大场强、大时间温度梯度环境下电磁场约束对金属微熔滴流淌、快速凝固后成型的控形控性精确沉积成型，提高金属复杂构件成型精度和效率，细化晶粒、提高微观组织致密度，进而改善成型质量。

主权项

一种金属微喷熔滴电磁约束沉积成型系统，其特征在于，包括间隙微调仪(1)、压电执行器(2)、压电阀(4)、惰性气体罐(5)、加热元件(7)、坩埚(8)、间隙可调喷嘴(9)、交变磁场(11)、交变电场(12)、基板(13)、三维工作台(14)、压力控制器(15)、控制系统(18)、温度控制器(19)、手套箱(20)和运动控制卡(21)；其中，三维工作台(14)设置在手套箱(20)内的底部，基板(13)位于工作台(14)的上端面，基板(13)上设有交变磁场(11)和交变电场(12)；用于盛放金属溶液(6)的坩埚(8)位于基板(13)的正上方，坩埚(8)周围设置加热元件(7)，间隙可调喷嘴(9)设置在坩埚(8)的底部，坩埚(8)的顶部从下至上依次设置有绝热元件(3)、压电执行器(2)和间隙微调仪(1)，间隙微调仪(1)用于控制压电执行器(2)产生的脉冲压力，从而调节坩埚(8)内的金属溶液(6)通过间隙可调喷嘴(9)喷射金属熔滴(10)的频率；设置在手套箱(20)外的真空泵(16)通过输气管(17)与手套箱(20)相连通，设置在手套箱(20)外的惰性气体罐(5)通过压力阀(4)与手套箱(20)相连通，且压力阀(4)位于手套箱(20)内；控制系统(18)用于分别对压力控制器(15)、温度控制器(19)以及运动控制卡(21)进行控制，压力控制器(15)用于控制压力阀(4)调节手套箱(20)内的惰性气体含量，温度控制器(19)用于控制加热元件(7)对坩埚(8)内的金属溶液(6)加热，运动控制卡(21)通过控制三维工作台(14)实现对金属熔滴(10)成型的X、Y和Z三个方向的运动控制。