本申请涉及微成形技术领域，尤其涉及观察超声作用的对比微成形装置及成形方法。观察超声作用的对比微成形装置包括：具有模压腔的成形模具、导热座、加热棒以及压头。模压腔具有腔口，金属坯料放置于成形模具并遮盖腔口，导热座位于金属坯料的上方并朝成形模具压紧金属坯料，导热座开设有料仓，导热座还开设有加热孔，加热棒放置于加热孔并用于熔融柔性介质；压头的下端位于料仓，且向柔性介质施加向下的压力。本申请能对更薄的金属坯料进行微成形，且成形后柔性介质和微制件易于分离，且将本装置的成形结果与加有超声装置的成形结果进行对比以观察超声在成形过程中所产生的影响。对比以观察超声在成形过程中所产生的影响。对比以观察超声在成形过程中所产生的影响。
【技术实现步骤摘要】
一种观察超声作用的对比微成形装置以及成形方法
[0001]本申请涉及微成形
，尤其涉及一种观察超声作用的对比微成形装置以及成形方法。
技术介绍
[0002]目前，微制件制造是当今制造业发展的一个重要方向，也是实现产品小型化、微型化的基础。微成形是微制件制造的一个重要分支。微成形是指用压力迫使金属坯料(包括板料和块体材料)变形，以制备特征尺寸在两个维度上小于1mm的微制件或微结构的金属加工工艺。
[0003]金属薄板微成形目前有很多方法，包括：传统的机械成形(刚性冲头和刚性凹模的配合)、常规粘性介质成形、超声振动熔融塑料粉末作柔性冲头成形、激光冲击成形、电磁冲击成形、液压成形、高压气体成形以及高压水射流成形等等。
[0004]采用粘性介质作柔性冲头来成形金属板料有许多优势，如：可以使板料上的受力分布更加均匀，从而使板料各处的厚度变化更加均匀，避免板料厚度的局部严重减薄，推迟坯料颈缩，提升材料的变形能力；粘性介质流动性和填充性能好，可传递高压力，可使板料较好地贴紧模压腔的腔壁成形；可成形高强度低塑性难变形材料，可成形复杂形面，可获得高尺寸精度和高表面质量的微制件；只需要单边模具，节约模具制造成本，也避免了刚性冲头与刚性凹模在微成形过程中对中困难的问题，等等。
[0005]其中，粘性介质在宏观大尺寸制件成形中早已获得实际应用。但采用常规的粘性介质(常温下呈粘性流态，例如高粘度甲基硅油)，制件成形后粘附在制件表面的粘性介质清理比较困难，也阻碍了该方法的广泛应用。微成形中，由于制件极其微小，粘性介质的清理更加困难，因而极少见有相关研究报道，粘性介质成形的优势在微成形中并没有得到充分发挥。
[0006]超声熔融塑料粉末作柔性冲头的成形，是将超声振动作用到金属坯料上并对其成形产生影响，因而该方法重要的意义是在微成形中引入了超声振动，从而使该方法成为一种超声微成形方法。超声微成形可以大幅降低成形力，可获得更大变形量的制件，微制件质量也能得到改善，这是施加超声带来的优势。但由于施加了超声振动，对较薄(例如厚度5μm以下)的金属薄板，很容易因超声振动导致金属坯料与模具发生反复碰撞，而产生破裂。
[0007]但更为重要的是，由于在超声熔融塑料粉末作柔性冲头的方法中，熔融塑料粉末是利用超声使塑料粉末颗粒相互摩擦、碰撞从而使塑料粉末温度升高形成熔融塑料粘性介质，而这种粘性介质在超声停止后即刻凝固，因此无法观察超声在成形过程中对金属板料所产生的影响，进而无法充分有效地利用超声成形优势来有的放矢地改进制件质量。
技术实现思路
[0008]本申请实施例的目的在于提供一种观察超声作用的对比微成形装置，旨在为成形更薄金属薄板提供一种可行解决方案，以弥补超声熔融塑料粉末做柔性冲头成形方法不能
成形更薄金属薄板的不足；以及解决常规粘性介质在制件成形后附着于制件表面不易清理的问题。
[0009]为解决上述技术问题，本申请实施例采用的技术方案是：
[0010]第一方面，提供了一种观察超声作用的对比微成形装置，用于将呈板状的金属坯料成形为微制件，所述观察超声作用的对比微成形装置包括：成形模具、导热座、加热棒以及压头；所述成形模具开设有模压腔，所述模压腔具有腔口且所述腔口朝上设置，所述金属坯料放置于所述成形模具并遮盖所述腔口，所述导热座位于所述金属坯料的上方并朝所述成形模具压紧所述金属坯料，所述导热座开设有料仓，所述料仓贯通至所述金属坯料且容置有柔性介质，所述导热座还开设有加热孔，所述加热棒放置于所述加热孔并用于熔融所述柔性介质；所述压头的下端位于所述料仓，且在外力的作用下向所述柔性介质施加向下的压力并推压处于熔融状态下的所述柔性介质，以使所述柔性介质驱动所述金属坯料被所述腔口的周边切断而成形为微制件。
[0011]在一个实施例中，所述加热孔的孔深方向与所述料仓的深度方向交错设置；或，所述加热孔的孔深方向与所述料仓的深度方向平行设置。
[0012]在一个实施例中，所述导热座包括压紧所述金属坯料的导热板以及一端连接所述导热板的导料柱，而所述导料柱的另一端朝上延伸设置，所述料仓开设于所述导热板，所述导料柱开设有沿其轴向布置的导向孔，所述料仓连通所述导向孔，所述压头的一端经所述导向孔而抵接位于所述料仓内的所述柔性介质，所述导热板内开设有所述加热孔，所述加热孔朝所述料仓延伸设置。
[0013]在一个实施例中，所述加热孔开设有多个，各所述加热孔绕所述料仓的周向间隔布置，且各所述加热孔内均设置有所述加热棒。
[0014]在一个实施例中，任一所述加热孔的中心轴线与所述料仓的中心轴线于空间上呈相异设置。
[0015]在一个实施例中，所述料仓的开口完全覆盖所述模压腔的腔口。
[0016]在一个实施例中，所述观察超声作用的对比微成形装置还包括温度传感器以及温度控制器，所述温度传感器用于检测所述导热座的温度，所述温度控制器根据所述温度传感器所检测的温度而控制所述加热棒。
[0017]在一个实施例中，所述观察超声作用的对比微成形装置还包括底板，所述底板、所述成形模具、所述金属坯料以及所述导热座依次层叠设置。
[0018]在一个实施例中，所述观察超声作用的对比微成形装置还包括用于连接所述底板和所述导热座的锁紧螺栓，所述导热座开设有通孔，所述底板对应所述通孔的位置开设有螺纹孔，所述锁紧螺栓的一端穿设所述通孔并螺锁于所述螺纹孔。
[0019]第二方面，提供了一种成形方法，其使用所述观察超声作用的对比微成形装置并将所述金属坯料成形为微制件，所述成形方法包括如下步骤：
[0020]S1：准备具有模压腔的成形模具、具有料仓的导热座、加热棒以及压头；
[0021]S2：所述模压腔具有腔口且所述腔口朝上设置，将所述金属坯料放置于所述成形模具并遮盖所述腔口，将所述导热座设置于所述金属坯料的上方并朝所述成形模具压紧所述金属坯料；
[0022]S3：所述料仓贯通至所述金属坯料且容置有柔性介质，所述导热座开设有加热孔，
所述加热棒放置于所述加热孔并用于熔融所述柔性介质；
[0023]S4：将所述压头的下端容置于所述料仓，且在外力的作用下向所述柔性介质施加向下的压力并推压处于熔融状态下的所述柔性介质，以使所述柔性介质驱动所述金属坯料被所述腔口的周边切断而成形为微制件。
[0024]本申请实施例提供的观察超声作用的对比微成形装置的有益效果在于：通过加热棒对导热座进行加热，使位于料仓内的柔性介质转变成熔融状态，压头的一端朝金属坯料推压熔融态的柔性介质，使金属坯料在柔性介质的压迫下，朝模压腔内移动，从而成形出金属微制件。加热棒可以对柔性介质提供持续和稳定的热量，由于压头上未加超声振动，因此金属坯料不会与成形模具发生反复的碰撞，从而可以成形更薄的金属坯料。金属坯料在整个微成形过程中，柔性介质只受压头的压力，且压头上未施加超声振动，通过分析本实施例中的金属坯料的成形参数和成形过程，可以给施加有超声熔融的微成形提供参照和对比。在微成形完成后，随着温度的降本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种观察超声作用的对比微成形装置，用于将呈板状的金属坯料成形为微制件，其特征在于，所述观察超声作用的对比微成形装置包括：成形模具、导热座、加热棒以及压头；所述成形模具开设有模压腔，所述模压腔具有腔口且所述腔口朝上设置，所述金属坯料放置于所述成形模具并遮盖所述腔口，所述导热座位于所述金属坯料的上方并朝所述成形模具压紧所述金属坯料，所述导热座开设有料仓，所述料仓贯通至所述金属坯料且容置有柔性介质，所述导热座还开设有加热孔，所述加热棒放置于所述加热孔并用于熔融所述柔性介质；所述压头的下端位于所述料仓，且在外力的作用下向所述柔性介质施加向下的压力并推压处于熔融状态下的所述柔性介质，以使所述柔性介质驱动所述金属坯料被所述模压腔的周边切断而成形为微制件。2.如权利要求1所述的观察超声作用的对比微成形装置，其特征在于：所述加热孔的孔深方向与所述料仓的深度方向交错设置；或，所述加热孔的孔深方向与所述料仓的深度方向平行设置。3.如权利要求1所述的观察超声作用的对比微成形装置，其特征在于：所述导热座包括压紧所述金属坯料的导热板以及一端连接所述导热板的导料柱，而所述导料柱的另一端朝上延伸设置，所述料仓开设于所述导热板，所述导料柱开设有沿其轴向布置的导向孔，所述料仓连通所述导向孔，所述压头的一端经所述导向孔而抵接位于所述料仓内的所述柔性介质，所述导热板内开设有所述加热孔，所述加热孔朝所述料仓延伸设置。4.如权利要求3所述的观察超声作用的对比微成形装置，其特征在于：所述加热孔开设有多个，各所述加热孔绕所述料仓的周向间隔布置，且各所述加热孔内均设置有所述加热棒。5.如权利要求3所述的观察超声作用的对比微成形装置，其特征在于：任一所述加热孔的中心轴线与所述料仓的中心轴线于空间上呈相异设置。6.如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗烽，刘长桃，王蓓，李庚明，杨瑞祥，徐斌，马将，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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