压电式喷头的微滴喷射行为及其影响因素-论文.pdf

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1、第22卷第8期光学精密工程V01．22No．82014年8月OpticsandPrecisionEngineeringAug．2014文章编号1004—924X(2014)08—2166—07压电式喷头的微滴喷射行为及其影响因素薛光怀，贺永，傅建中，吴森洋(浙江大学现代制造工程研究所浙江省先进制造技术重点实验室，浙江杭州310027)摘要：设计并加工了一种压电式微滴喷头，并在微滴喷射平台上进行了微滴喷射实验，用CCD相机拍摄到了液滴形成的整个过程。通过激光位移测量平台测量了压电片的振荡曲线，并将位移曲线输入流体模拟求解器，用两相的方法模拟出了微滴形成的过程。模拟显示液滴的形成时间，大小。形

2、状和速度与实验结果拟合得很好。通过对比液滴的形成过程与压电片的振荡曲线，发现主液滴在压电信号为高电平时，已经脱落了微滴喷嘴，基于此提出了通过改变高电平时间和增加压电片的自由振荡衰减阻值提高微滴喷射最高频率的方案。通过微滴喷射行为模拟，解释了微滴喷射实验中出现两条液滴的原因，并通过改变喷腔结构和改变液体黏度，找到了减少额外液滴出现的途径。关键词：压电喷头；微滴喷射；衰减振荡；喷射频率；黏度中图分类号：TN384；TH16文献标识码：Adoi：10．3788／0PE．2O142208．2166letjettingofpiezoelectricprintheadandcorrespondinge

3、ffectfactorsXUEGuang—huai，HEYong，FUJian—zhong，WUSen～yang(ZhejiangProvinceKeyLaboratoryofAdvancedManufacturingTechnology，[nstituteofAdvancedManufacturingEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)*C0re5o7zgauthor，E-mail：yongqin@U．edu．cnAbstract：Apiezoelectricprintheadwasdesignedandfabricat

4、edforDrop—On—Demand(DOD)printing．TheformationofadropletwascapturedbyaCCDcamerainthejettingexperimentonadropletjettingplatform．ThedeformationcurveofapiezoelectricplatewasmeasuredbyalaserdisplacementsensoranditthenwasinputtedintoaflowsimulationsolvertOsimulatetheprocessofdropletjettingwiththemethodo

5、logyoffreesurfacevolumeoffluid．Theresultsshowthattheformationtime，sizeandthevolumeandspeedofthedropletsimulatedareinagreementwiththatofexperiments．Inthecon—trastbetweentheformationprocessofdropletandthedisplacementcurveofpiezoelectricplate，itisfoundthatthemaindroplethasdrippedoffthenozzlebeforethe

6、endofahighvoltage，whichcanbeusedtoimprovethemaximumfrequencyofdropletjettingbyreducingthehighvoltagetimeandincreasingthedampingvibra—tionresistancevalueofpiezoelectricplate．Thesimulationofdropletjettingcanalsoexplaintheformationmechanismofadditionaldropletsintheexperiment，andcansuccessfullyreducet

7、headditionaldropletbychangingthestructureofprintheadandtheviscosityofformingmaterials．Keywords：piezoelectricprinthead；dropletjetting；dampingvibration；jettingfrequency；viscosity收稿日期：2013—10-31；修订日期：2014—0l—O5．基金项目