任彦霖 刘赵淼,†,2) 逄 燕,† 王 翔

*(北京工业大学材料与制造学部,北京 100124)

†(北京工业大学先进制造重点实验室,北京 100124)

引言

在传统增材制造技术中,微管结构[1-2]、多孔结构[3-4]因支撑材料难以去除而无法生产.金属液滴沉积制造技术基于逐点成型原理,通过按需喷射方式[5-6],进行无支撑斜柱沉积[7],实现空间网络结构的生产[8-9].铝液滴是增材制造技术中常用的工质,具有较好的界面张力和黏度等材料特性,被广泛应用于液滴沉积制造技术的研究中[10-11].然而,先沉积液滴非受限表面凝固后的球帽形貌会影响后沉积液滴运动行为,使液滴实际沉积位置与其生成位置存在偏差.这种偏差使液滴沉积行为产生的偏移距离,会降低斜柱沉积形貌精度.精确分析影响水平偏移程度的控制因素,成为斜柱沉积过程亟待解决的关键问题.

沉积液滴在球帽形凝固表面上的运动过程,是一个复杂的流动、传热过程,其实际沉积位置受到冲击[12]、震荡[13]、共同凝固过程[14]等因素影响.Zhang等[7]在液滴连续沉积实验中,通过调整融合率引起实际沉积位置偏移,并影响斜柱倾角;进一步固定融合率,却依然存在沉积位置偏移,影响倾角的控制精度[15].Graham 等[16]和Dalili 等[17]实验观测了水滴的相互融合过程,表明沉积位置的偏移由界面张力作用引起.Li 等[18]探究了石蜡滴水平连续沉积过程,发现液滴间距会影响位置偏移程度.这些研究多集中于液滴融合过程产生的偏移运动,而缺少金属液滴凝固形……