超微量点胶方法的研究与实现

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近年来,随着产品的微型化,技术需求精度的提高,使用环境的复杂化等对微量点胶技术提出了更高的要求,以至于现有的微量点胶技术很难适应上述应用场合。本文提出了一种基于微小液滴表面张力的超微量点胶方法。采用移液针穿过装有胶液的玻璃微管,在其先端将吸附微小胶滴,当胶滴与点胶面接触时,由于界面张力作用,部分微小胶滴将残留在点胶面上实现微量点胶。通过匹配点胶参数,实现对点胶量的控制,该方法可以适用于高黏度的胶液、空间任意方向的微量点胶。论文主要内容如下:1、对超微量点胶过程中的有关表面力学进行了阐述,以“微小胶滴”为对象将超微量点胶过程划分为几个主要阶段,并分析了每个阶段所受表面力情况。根据超微量点胶方法,设计了实现超微量点胶的装置,并阐述了在该装置上进行点样的过程。2、依据所划分的几个点样阶段,进行合理的假设,理论解析了点胶量的控制机理,并对点胶量进行了定量描述。理论分析表明移液针先端直径,点胶距离Gap与移液针上下移动速度是影响液桥形成与断裂的重要因素,为仿真与实验参数的选择提供了依据。3、在流体力学控制方程基础上,联合VOF模型、CSF模型、动态接触角模型与动网格技术等,建立了超微量点胶的数值仿真模型。动态模拟了超微量点胶的点样过程,仿真分析了移液针先端直径、点胶距离Gap、与移液针上下移动速度对胶斑大小的影响。4、选用细钨丝针为移液针并搭建了实验平台,在不同点胶方向上,对移液针先端黏附微小胶滴进行了实验。相应于仿真参数,实验了移液针先端直径,点胶距离Gap,移液针上下移动速度对胶斑大小的影响,并与仿真值进行对比分析,验证了所建立的数值仿真模型具有一定的有效性,能较好的反应胶斑变化趋势。通过匹配点样控制参数,分别实现了点胶量为40fL、170fL、180fL的超微量点胶;胶液粘度为30000cP,胶斑直径243.9um的微量点胶。针对某工程中用TRA-BOND2115胶在某种特殊材料上进行密封胶接时对用胶量超微化(<3pL,即胶斑直径小于50um)的需求,用先端直径为30um的钨丝针进行了初步实验,得到符合要求的胶斑直径(约为44um);采用先端直径为20um的钨丝针在实际工况下成功的进行了模拟试验。5、针对在仿真与实验中,在胶液液桥底部可能出现微气泡,以及点胶高速化的需求,对移液针的运动规律进行了初步的改进优化,探讨了中高速的微量点胶的可能性。
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