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壓電式微滴按需噴射的過程控制和規律
關鍵詞：壓電驅動 按需噴射 膜片振幅 微滴直徑
摘要：微滴噴射增材制造技術中沉積微滴的大小與均勻性是影響成型件質量的關鍵因素.本文設計了一種用于生成均勻微滴的壓電驅動式微滴噴射裝置,通過壓電材料帶動柔性膜片振動,將液體從噴嘴中噴出生成微滴,采用數值模擬和實驗相結合的方法,研究了不同控制參數下膜片振幅及其對生成微滴尺寸和均勻性的影響.研究結果表明:膜片振幅大小受到驅動電壓和壓電頻率的共同影響,壓電頻率是導致膜片中心點振幅實驗測量值小于理論計算值的主要原因,膜片振動會導致噴嘴內部壓力發生變化從而影響微滴生成尺寸.在相同驅動電壓條件下,壓電頻率為10 Hz時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可以生成微滴,當噴孔處的液柱長度超過臨界值時,會形成衛星液滴.當膜片振幅區間在30μm~42μm可以穩定生成微滴,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.研究結果有助于提高壓電式微滴噴射裝置的液滴生成質量.
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