一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置和方法，其解决了现有结构设计不合理，存在模具装置结构复杂、双金属微通道结构加工工艺流程复杂且制作成本高、材料利用率低、无法实现批量化生产的技术问题，其包括配套的上模座和下模座，上模座和下模座通过导套和导柱进行连接组成封闭的框架结构，上模座通过导套和导柱可实现上下往复运动；上模座的下表面上固设有凸模，下模座的上表面上固设有与凸模配套使用的凹模A和凹模B，凹模A和凹模B围成中间带有通孔的环状结构的凹模型腔，凹模型腔内的凹模A和凹模B的侧壁上分别设有相互对称的微通道，可广泛应用于微通道结构精密制造领域。

A Bimetallic Microchannel Extrusion Composite and Forming Integrated Device and Method

The invention discloses a bimetallic microchannel extrusion compounding and forming integrated device and method, which solves the technical problems of unreasonable structure design, complex structure of die device, complex process flow of bimetallic microchannel structure and high manufacturing cost, low material utilization rate and unable to realize batch production, including matching upper and lower die bases, upper dies and lower dies. The base and the lower die base are connected by the guide sleeve and the guide pillar to form a closed frame structure. The upper die base can move up and down reciprocating through the guide sleeve and the guide pillar; the lower surface of the upper die base is fixed with a punch, and the upper surface of the lower die base is fixed with a concave die A and B matched with the punch, and the concave die A and the concave die B are surrounded by a ring cavity with a through hole in the middle, and the concave model cavity is inside. There are symmetrical microchannels on the side walls of die A and die B, which can be widely used in the field of precision manufacturing of microchannel structure.

【技术实现步骤摘要】
一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置和方法
本专利技术属于微通道结构精密制造领域，具体涉及一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置和方法。
技术介绍
随着微小型器件结构的不断微型化，器件内部的物质和能量输运均受到了微小空间的限制，使得高功率器件面临功率过高所带来高能量及快速热输运问题。由微电子器件温度敏感性所带来的芯片热控制问题也不断突显。电子器件工作的可靠性对温度十分敏感，任何设计精良的电子设备在长期过热及不均匀热应力的作用下都会发生故障或失效。一般电子器件工作温度应在130℃以下。著名的10℃法则指出：当电子器件的温度在70-80℃水平上每增加10℃，可靠性就会下降50％。美国曾对机载电子设备全年的故障进行了分析，发现50％以上的故障是由各种环境因素所致，而这其中55％是超温而引起的。散热问题成为制约电子设备发展的瓶颈。因此开发新型的强化散热技术及高效率散热器以完善热设计和热控制方案已迫在眉睫。1981年Tukerman和Pease针对高热流密度微电子冷却问题，提出了最早的微型化散热器件-微通道散热器。微通道散热器由平行排布的核心散热单元微通道组成，通过内部流过的流体(工质)以强迫对流的方式散逸微电子器件的热量。微通道的特征尺寸在亚毫米量级，当微通道尺度微细化之后，面积体积比显著增大，表面作用增强，热传递效率能比常规尺度提高2-3个数量级。相对于风冷方式、热管喷雾冷却等传统冷却方式，微结构冷却方式以其散热量大、结构紧凑、低热阻、薄片型、轻便等特点将成为解决未来电子器件散热问题的最佳途径之一。微通道散热器的核心部件是微通道，其通道宽度为10-1000μm，属于介观尺度范畴，因此微通道构件精密制造对微细加工技术提出了更高的要求。近年来，各种各样的微细加工技术被应用于加工微型换热器，如化学蚀刻技术、X射线光刻法(LIGA)、微铣削加工技术以及离子束加工技术等。化学刻蚀技术通过化学腐蚀方法去除材料，可以加工微米级微通道，存在成本高、环境污染、化学刻蚀剂不安全等缺点。X射线光刻法包括X光深度同步辐射光刻，电铸制模和注模复制三个工艺步骤，可以加工大高宽比、高质量微通道，存在成本高、加工效率低等缺点。微铣削加工技术具有可加工材料较为广泛、加工表面精度高等优点，存在加工效率低、需要价格昂贵的微钻头、成本高等缺点。离子束加工技术可以加工微纳尺度高精度的微通道，存在成本高、加工效率低等缺点。为了进一步促进微通道散热器在微型化产品中的推广应用，迫切需要开发具有效率高、成本低、易于实现批量化生产的新的微细加工技术。塑性成形技术具有加工效率高、材料利用率高、制造成本低、零件性能优良和尺寸精度高等特点，可以解决现有微细加工技术在一些方面存在的不足，实现微通道构件低成本、高质量、高效率的批量化生产，推进微通道散热器在MEMS领域的应用。中国专利文献CN102601529A(专利申请号201210084857.7)公开了一种提高飞秒激光制备微通道加工效率的方法。如下步骤：步骤一：利用飞秒激光系统产生飞秒脉冲激光，利用半波片和偏振片的组合调整能量，通过脉冲整形器把飞秒激光调制为飞秒间隔的脉冲序列；步骤二：把步骤一所得到的脉冲序列激光通过反射镜反射到物镜中聚焦，并借助CCD和照明光源成像，移动6维精密电控平台，使激光焦点位于水平放置于6维精密电控平台的样品的下表面；步骤三：计算机控制6维精密电控平台沿激光的传播方向运动，即可在样品上加工出微通道。本专利技术通过脉冲整形器把飞秒激光调制为飞秒间隔的脉冲序列，从而提高了微通道的制备效率。而且无需引入振动源，所以该方法不会降低精密加工的可控性。中国专利文献CN103265179A(专利申请号201310203219.7)公开了一种玻璃微通道的制作方法。本专利技术采用的技术方案是在玻璃基片表面采用雕刻有镂空图形的双面胶为牺牲层，再结合湿法刻蚀制作玻璃微通道。制作过程无需使用光刻方法所需的试剂与设备，加工快速简便，成本低，特别适合于玻璃微流控芯片快速、大批量的制备。使用本专利技术提供的方法还可以应用于硅、石英或金属基底上的微通道制作。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的缺点和不足，根据金属材料力学原理，提出了一种结构简单、科学合理、模具装置结构简单、成本低、双金属微通道结构方法制作低成本、工艺流程短、效率高、材料利用率高、易于实现批量化生产的双金属微通道挤压复合与成形一体化装置和方法。为此，本专利技术提供一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，包括配套的上模座和下模座，上模座和下模座通过导套和导柱进行连接组成封闭的框架结构，上模座通过导套和导柱可实现上下往复运动；上模座的下表面上固设有竖直向下的凸模，下模座的上表面上固设有与凸模配套使用的凹模A和凹模B，凹模A和凹模B围成中间带有通孔的环状结构的凹模型腔，凹模型腔内的凹模A和凹模B的侧壁上分别设有相互对称的微通道。优选的，凸模通过与其配套的凸模固定板固设于上模座的下表面上；凸模固定板通过螺栓和定位销固定连接在上模座的下表面上；凹模A和凹模B通过与其配套的凹模固定板固设于下模座的上表面上；凹模A和凹模B通过穿过凹模固定板的螺钉固定在下模座上。优选的，位于凹模型腔下端的下模座上还贯穿设有出件通道，出件通道的口径大于凹模型腔的口径大小。优选的，微通道的侧壁顶端均设有向所述凹模型腔内部倾斜的倒角结构，倒角结构将凹模型腔顶部围成向内倾斜的锥体结构。优选的，凹模A、所述凹模B和凸模的材质均为钢Cr12MoV，并均进行淬火处理制成。一种双金属微通道挤压复合与成形一体化方法，使用上述任一项的双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，双金属微通道挤压复合与成形一体化方法，包括以下步骤：步骤一：上模座在压力机的驱动下带动凸模一起上行，上行至凸模距凹模固定板上表面指定位置时停止；步骤二：将经过切割的坯料A和坯料B放置于凹模固定板中心的凹模型腔上端后；步骤三：再通过压力机向下运行驱动凸模向下快速运动，待凸模距离坯料A和坯料B上端面附近位置时，降低压力机向下驱动凸模向下运动的速度，迫使坯料A和坯料B在凸模压力作用下同时分别沿着凹模A和凹模B的微通道进入凹模型腔内，坯料A和坯料B在凹模A和凹模B围成的凹模型腔内产生剧烈塑性变形：使得坯料A和坯料B在接触界面处相结合，同时在坯料A和坯料B的外侧边缘处形成与凹模A和凹模B表面微通道结构相同的加工微通道，制成AB组合成形件。优选的，步骤一中凸模距凹模固定板上表面50-70mm的位置时停止。优选的，步骤三中压力机以200mm/min的速度向下运行，待凸模距离坯料A和坯料B上端面1-2mm位置时，将压力机速度调至10-50mm/min的速度后再向下运行驱动凸模向下运动。优选的，还包括以下步骤：步骤四：压力机继续下行到预定位置后，压力机再反向运行并上行到初始位置，然后将另一组坯料A和坯料B放置于凹模固定板内的凹模型腔中；步骤五：重复步骤三，并将上一组AB组合成形件从凹模型腔内挤出，从出件通道取出AB组合成形件。优选的，步骤四中压力机下行到预定位置为压力机挤压坯料A和坯料B至二者顶端高于凹模型腔顶端高度1-2mm时，压力机再反向运行并上行到初始位置。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，首先双金属材质，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，其特征在于，包括配套的上模座(1)和下模座(2)，所述上模座(1)和所述下模座(2)通过导套(3)和导柱(4)进行连接组成封闭的框架结构，所述上模座(1)通过所述导套(3)和所述导柱(4)可实现上下往复运动；所述上模座(1)的下表面上固设有竖直向下的凸模(5)，所述下模座(2)的上表面上固设有与所述凸模(5)配套使用的凹模A(12)和凹模B(13)，所述凹模A(12)和所述凹模B(13)围成中间带有通孔的环状结构的凹模型腔(16)，所述凹模型腔(16)内的所述凹模A(12)和所述凹模B(13)的侧壁上分别设有相互对称的微通道(17)。

【技术特征摘要】
1.一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，其特征在于，包括配套的上模座(1)和下模座(2)，所述上模座(1)和所述下模座(2)通过导套(3)和导柱(4)进行连接组成封闭的框架结构，所述上模座(1)通过所述导套(3)和所述导柱(4)可实现上下往复运动；所述上模座(1)的下表面上固设有竖直向下的凸模(5)，所述下模座(2)的上表面上固设有与所述凸模(5)配套使用的凹模A(12)和凹模B(13)，所述凹模A(12)和所述凹模B(13)围成中间带有通孔的环状结构的凹模型腔(16)，所述凹模型腔(16)内的所述凹模A(12)和所述凹模B(13)的侧壁上分别设有相互对称的微通道(17)。2.根据权利要求1所述的一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，其特征在于，所述凸模(5)通过与其配套的凸模固定板(6)固设于所述上模座(1)的下表面上；所述凸模固定板(6)通过螺栓(8)和定位销(7)固定连接在所述上模座(1)的下表面上；所述凹模A(12)和所述凹模B(13)通过与其配套的凹模固定板(11)固设于所述下模座(2)的上表面上；所述凹模A(12)和所述凹模B(13)通过穿过所述凹模固定板(11)的螺钉(14)固定在下模座(2)上。3.根据权利要求1所述的一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，其特征在于，位于所述凹模型腔(16)下端的所述下模座(2)上还贯穿设有出件通道(15)，所述出件通道(15)的口径大于所述凹模型腔(16)的口径大小。4.根据权利要求1所述的一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，其特征在于，所述微通道(17)的侧壁顶端均设有向所述凹模型腔(16)内部倾斜的倒角结构(18)，所述倒角结构(18)将所述凹模型腔(16)顶部围成向内倾斜的锥体结构。5.根据权利要求1所述的一种双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，其特征在于，所述凹模A(12)、所述凹模B(13)和所述凸模(5)的材质均为钢Cr12MoV，并均进行淬火处理制成。6.一种双金属微通道挤压复合与成形一体化方法，其特征在于，使用如权利要求1～5任一项所述的双金属微通道挤压复合与成形一体化装置，所述双金属微通道挤压复合与成形一体化方法，包括以下步骤：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传杰，张鹏，陈刚，栾冬，郭斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37