General Magnaplate 的案例研究：Subrex 喷嘴

General Magnaplate 的案例研究：Subrex 喷嘴

http://www.magnaplate.com/pdfs/case-studies/GM_CS_Subrex.pdf

用于自动流体分配的快速流量喷嘴

美国科技文章日期：2011 年 9 月，第 (53 和 54 页)

作者：加利福尼亚州圣马科斯市 Subrex 总裁 Brian Verrilli

精密薄壁喷嘴使许多应用在大批量制造中变得实用，同时减少了不需要的变量。薄壁喷嘴提高了贴装精度，提高了点胶精度并提高了流速的可重复性——从新的和现有的点胶设备中获得额外的能力。实施薄壁喷嘴系统将实现在开发该技术之前不可行的工艺可能性。

喷嘴采用深拉工艺制造。深拉迫使可延展的金属圆盘进入一系列空腔，使用冲头将成型部分拉下，以便将金属拉成系列中下一个空腔的形状。每个空腔的大小和形状都不同。喷嘴前进到下一个型腔，直到金属通过前进中的每一步逐渐加工硬化并形成所需的形状。喷嘴的壁厚可以在每个被拉下或拉出的部分中选择性地改变。

喷嘴比较

大多数制造商销售的用于标准针规的医用量规管的尺寸取决于管的外径。由于壁极薄，与基于医用量规管尺寸的插管相比，深拉喷嘴中给定量规尺寸的出口孔径要大得多。用于机器人分配系统的传统针头很久以前就采用了医用量规管标准。医用针需要高柱强度来抵抗屈曲失效，因为它们承受着沉重的压缩负荷。为了刺穿患者的表皮以施用低粘度流体的皮下注射，需要高压缩载荷。较高粘度流体的机器人分配不需要将大的压缩载荷沿轴向施加到喷嘴上。在这些应用中，力的应用方式不同。重力、压力和小张力是最常见的载荷。可以通过对材料进行冷加工来生产非常薄的刚性壁，使其能够抵抗高压，而喷嘴壁不会发生显着偏转，从而导致体积变化。体积变化增加了流体沉积的可变性。它可能是由喷嘴壁的偏转或流体路径中喷嘴后面的其他组件的偏转引起的。在流体流动终止后，压力被释放并且松弛会导致额外的不想要的流体团块被释放到工件上。可以通过对材料进行冷加工来生产非常薄的刚性壁，使其能够抵抗高压，而喷嘴壁不会发生显着偏转，从而导致体积变化。体积变化增加了流体沉积的可变性。它可能是由喷嘴壁的偏转或流体路径中喷嘴后面的其他组件的偏转引起的。在流体流动终止后，压力被释放并且松弛会导致额外的不想要的流体团块被释放到工件上。可以通过对材料进行冷加工来生产非常薄的刚性壁，使其能够抵抗高压，而喷嘴壁不会发生显着偏转，从而导致体积变化。体积变化增加了流体沉积的可变性。它可能是由喷嘴壁的偏转或流体路径中喷嘴后面的其他组件的偏转引起的。在流体流动终止后，压力被释放并且松弛会导致额外的不想要的流体团块被释放到工件上。

喷嘴设计

光滑的表面光洁度降低了流体-壁界面边界层的厚度，进一步减轻了阻塞并降低了被填充流体堵塞的倾向。粗糙的内表面增加了流体-壁界面处边界层的宽度，在一定程度上有效地阻止了流动，并促进了填充流体中颗粒之间的交流。在鼓励通信的环境中填充的流体具有更大的聚集和堵塞出口孔的倾向。具有光滑表面的薄壁是用这种工艺生产的喷嘴的有利特征。

当目标是针对需要精确出口孔径和最小面部区域曝光的困难应用时，这是一个重要的考虑因素。最大限度地减少面部区域暴露会降低流体的粘附能力，并允许更清洁地中断流体流。出口孔径周围的薄垂直壁，再加上单片结构可以显着降低跳动公差，通过实现更接近的放置，最大限度地减少与目标的接近。整体结构还提供了更连续的流动通道，并完全阻止暴露在环境紫外线下，这可能会导致喷嘴中粘合剂固化出现问题。垂直壁使流体难以爬上喷嘴的侧面，因为重力的全部作用都施加在流体上。

可重复使用的喷嘴轮毂配件。

一些制造商采用外部倒角来使出口孔外径周围的横截面变薄，以帮助流体脱落。这种做法稀释了重力的影响并有助于流体迁移。

喷嘴芯可使用未涂层或涂层。镍银通常用于未涂层的芯材应用，通常用于粘合剂。磷青铜或镍银贱金属可用于涂层喷嘴芯。可以使用化学镀镍或嵌入涂层；两种涂层都坚硬且耐磨。Entecoat 是一种镍合金复合材料，其基体由镍和聚四氟乙烯 (PTFE) 组成。Entecoat 结合磷青铜基底金属是生物医学应用的首选。这种涂层可以非常精确地沉积。喷嘴芯的所有表面上的覆盖范围完全均匀，并且不粘，具有疏水特性，可进一步减轻芯吸效应。Entecoat 与水基流体一起使用时表现出最大的有益效果。

喷嘴几何形状

选择喷嘴几何形状以在选定的流速下实现最大压力降低，同时最小化保留在鲁尔锥体前面的流体体积。鲁尔锥体之前的流体体积会加剧系统滴落或存在液滴或积聚的倾向，这些液滴或积聚可能以不受控制的方式转移到工件或在前往下一个目标位置的途中无意分离。通过拉回多余的流体来引导输送系统起作用可以补偿额外的体积。鲁尔锥体前面的过量体积也会通过引入延迟来抑制响应时间，这是由于补偿和粘度变化风险以及流体快速固化时最终凝固的风险。选择锥形几何形状可显着降低压力。在同等流量下压力降低约三倍，或在同等压力下流量增加三倍。与由直管状横截面制成的传统针相比，锥形是刚性的，这导致抗弯曲的倾向性很高。横截面变化之间的过渡可能对压力和流量产生不利或有利的影响；为了受益，他们保持渐进和慷慨。

薄壁喷嘴通过一个带有双螺旋梯形螺纹的毂连接到流体输送系统，该螺纹与鲁尔接头相配并提供完全的鲁尔螺纹兼容性。毂用于将喷嘴芯锁定到鲁尔锥形，以防止在压力下与锥形分离，这是由于液体传输造成的。毂可以制成可分离的或永久地附接到薄壁喷嘴芯。模制颜色编码聚丙烯轮毂永久连接。可重复使用的集线器是可分离的，可降低一次性核心成本。它们减少了浪费，因为只处理了湿芯，保留了轮毂以供重复使用。这种轮毂类型目前是通过不锈钢或碲铜机加工制造的。很短的直线部分，大约一毫米（0.039 英寸）。) 最终形成一个出口孔，该孔为进入狭窄区域提供了最佳细节。标准医用量规管尺寸基于针的外径；标准规格尺寸的深拉喷嘴也是基于此。然而，专为流体机器人分配而设计的喷嘴具有相当薄的壁，使得对于给定的量规尺寸能够生产出显着更大的内径。金属的深拉加工使出口孔径小至 50 微米（0.002 英寸），刚性薄壁约为 0.05 毫米（0.002 英寸）或更小，这对于在行业中推广该技术而言具有成本效益。专为机器人分配流体而设计的喷嘴具有相当薄的壁，使得对于给定的量规尺寸能够生产出显着更大的内径。金属的深拉加工使出口孔径小至 50 微米（0.002 英寸），刚性薄壁约为 0.05 毫米（0.002 英寸）或更小，这对于在行业中推广该技术而言具有成本效益。专为机器人分配流体而设计的喷嘴具有相当薄的壁，使得对于给定的量规尺寸能够生产出显着更大的内径。金属的深拉加工使出口孔径小至 50 微米（0.002 英寸），刚性薄壁约为 0.05 毫米（0.002 英寸）或更小，这对于在行业中推广该技术而言具有成本效益。