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壓電式微滴按需噴射的過程控制和規(guī)律
關(guān)鍵詞：壓電驅(qū)動(dòng) 按需噴射 膜片振幅 微滴直徑
摘要：微滴噴射增材制造技術(shù)中沉積微滴的大小與均勻性是影響成型件質(zhì)量的關(guān)鍵因素.本文設(shè)計(jì)了一種用于生成均勻微滴的壓電驅(qū)動(dòng)式微滴噴射裝置,通過壓電材料帶動(dòng)柔性膜片振動(dòng),將液體從噴嘴中噴出生成微滴,采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究了不同控制參數(shù)下膜片振幅及其對生成微滴尺寸和均勻性的影響.研究結(jié)果表明:膜片振幅大小受到驅(qū)動(dòng)電壓和壓電頻率的共同影響,壓電頻率是導(dǎo)致膜片中心點(diǎn)振幅實(shí)驗(yàn)測量值小于理論計(jì)算值的主要原因,膜片振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致噴嘴內(nèi)部壓力發(fā)生變化從而影響微滴生成尺寸.在相同驅(qū)動(dòng)電壓條件下,壓電頻率為10 Hz時(shí)存在壓電膜片振幅最大值.隨著膜片振幅的增大,噴孔處液體速度和液柱長度增大到臨界值時(shí)可以生成微滴,當(dāng)噴孔處的液柱長度超過臨界值時(shí),會(huì)形成衛(wèi)星液滴.當(dāng)膜片振幅區(qū)間在30μm~42μm可以穩(wěn)定生成微滴,生成最小微滴尺寸為339.8μm,直徑最大變化率為0.29%,相鄰兩微滴間距最大變化率為2.67%,生成微滴的尺寸及均勻性較好.研究結(jié)果有助于提高壓電式微滴噴射裝置的液滴生成質(zhì)量.
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