本发明专利技术提出一种微型热管电场辅助超塑挤压成形装置，包括：连接模座、绝缘螺栓、绝缘螺母、上云母片、导套、上模座、导柱、下模座、下云母片、方形石墨电刷块、石墨电刷固定夹具、机架、螺栓、螺母、绝缘螺栓、电缆、挤压筒、坯料、挤压杆、陶瓷加热圈、压头及测温装置。相较于传统加工方法，本发明专利技术的热
【技术实现步骤摘要】
一种微型热管电场辅助超塑挤压成形方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种轻质金属微型热管电场辅助挤压成形方法及装置，特别是一种镁锂合金微型热管脉冲电流辅助超塑挤压成形方法。
技术介绍
[0002]随着航空航天和微电子技术的高速发展，设备内部高热流密度电子元器件的散热问题越来越受到人们的重视，大量的热量如果不能及时散出，将会对设备的可靠性造成极大的影响。微型热管被誉为热的超导体，可以在较小的体积和温度梯度下驱散大量热量，在集成电路、近地轨道卫星等领域获得了广泛的应用。
[0003]目前，微型热管主要有化学刻蚀、挤压、微机械加工三种方法，来加工制造各种形状的微沟槽结构。然而，化学刻蚀易产生锥形多余材料，机械加工工艺效率低，不适合细长热管的制造。挤压工艺可实现微沟槽热管的高质高效生产，但是由于常温下镁锂合金等材料塑性差、微观尺度下摩擦阻力增大、模具磨损加剧等诸多问题，导致传统挤压工艺制造的热管微沟槽尺寸一致性和表面光洁度差，热管的形状和尺寸难以达到使用要求。
[0004]经检索现有钱双庆等申请的专利：微型热管制造方法(申请公布号CN108362147A)通过3D打印制造外壁具有筋肋的芯材，在芯材外围布置导电金属层，通过电化学的方法，使得金属在芯材外侧沉积，形成管壁金属层。这种方法加工难度小，方式简单，形成的沟槽尺寸好，但是加工的热管内应力较大，容易发生翘曲，开裂，成形速度较慢，效率低，成本高，且容易造成环境污染。
[0005]华南理工大学汤勇等采用充液增压方法，配合多齿刀具和高速钢球旋压工艺加工微热管内壁沟槽。该方法可加工出具有鳞刺、犁沟等表面结构的沟槽管，这种沟槽结构可以大大提高热管的毛细压力和传热性能。但是，这种方法在加工过程中，刀具要承受较大的接触应力，摩擦应力和旋转带来的机械冲击，刀具磨损严重，容易发生断齿，压溃等现象，对刀具的强度要求较高，增加了制造成本。
[0006]哈尔滨工业大学徐杰等采用挤压的方法制造出带有沟槽的微型热管。该挤压方法可以实现热管的高效生产。但是，在挤压过程中需要将坯料加热到一个较高的温度，模具的磨损比较严重，脱模较困难。
[0007]由于镁锂合金塑性较差，导致传统加工方法制造的热管存在微沟槽尺寸不均匀、热管残余应力大、表面粗糙度较高等问题。虽然，依靠热挤压的方法可以显著降低镁锂合金的流变应力，提升塑性变形能力，但是，需要在挤压工艺设备中增加加热装置与保温设备，增加了工艺的复杂性，且造成的能量消耗巨大。受镁锂合金材料难变形、微型热管结构复杂和结构尺寸较小等多重因素的交互影响，传统制造工艺尚缺乏镁锂合金微型热管精确成形与性能协同调控方法，难以实现高性能目标控制。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于针对传统加工技术中的不足，提供一种镁锂合金微型热管电场
辅助超塑挤压成形方法及装置，以解决现有镁锂合金微型热管加工难度大，尺寸精度差、性能不稳定的技术难题。
[0009]本专利技术的具体技术方案如下：一种微型热管电场辅助超塑挤压成形方法及装置，其主要包括：连接模座(1)、4个8绝缘螺栓(2)与绝缘螺母(3)、1上云母片(4)、导套(5)、上模座(6)、导柱(7)、下模座(8)、2个下云母片(9)、2个方形石墨电刷块(10)、2个石墨电刷固定夹具(11)、机架(12)、4个3螺栓(13)及螺母(14)、4个6绝缘螺栓(15)及螺母(16)、电缆(17)、挤压筒(18)、坯料(19)、挤压杆(20)、陶瓷加热圈(21)、压头(22)、测温装置(23)。
[0010]其中，所述上模由连接模座(1)、上模座(6)、上云母片(4)和压头(22)组成。连接模座(1)、上云母片(4)、上模座(6)配合部分为相同尺寸的矩形，将三者按照上、中、下的顺序依次安装在一起，并通过8绝缘螺栓(2)紧固，压头(22)通过螺栓安装在上模座底面；
[0011]所述导套(5)安装在上模座(6)的阶梯孔内，导套(5)外圆、凸缘与上模座(6)的阶梯孔、阶梯面分别配合，实现对导套(5)的定位，采用基孔制过渡配合，配合间隙小于0.032mm。导柱(7)与下模座(8)的装配方式与导套(5)和上模座(6)的装配方式相同。
[0012]所述通电模座由下模座(8)、下云母片(9)、导柱(7)组成。通电模座与电缆(17)连接。下模座(8)、下云母片(9)、机架(12)按照上、中、下的顺序装配在一起，并通过绝缘螺栓(15)紧固。上、下模座通过导柱(7)和导套(5)实现定位和导向，导柱(7)与导套(5)采用基孔制间隙配合，配合间隙小于0.02mm。下模座(8)开设圆形通孔，通孔与挤压筒(18)外圆面配合，完成挤压筒(18)的安装。挤压筒(18)上面开设瓶状通孔，用于装填镁锂合金坯料(19)；
[0013]所述陶瓷加热圈(21)安装在挤压筒(18)的环形槽中。陶瓷加热圈(21)对挤压筒(18)、坯料(19)和挤压杆(20)进行整体加热。由于本装置中挤压杆(20)、挤压筒(18)和坯料(19)尺寸较小，采用整体加热法更为便捷高效，解决了传统加热中保温困难和加热不均匀的问题；
[0014]所述测温装置(23)穿过挤压筒底部的细孔与坯料(19)接触，完成对坯料温度的精确测量；
[0015]所述挤压筒(18)上表面，挤压筒凸缘下表面与底面的平行度误差不得大于0.02mm，以便防止在挤压过程中挤压杆(20)相对于坯料(19)产生偏斜；
[0016]所述挤压杆(20)、挤压筒(18)要求具有良好的导电性和导热性，选用Cr12MoV作为模具材料。挤压杆(20)前端设置12个梯形齿，在挤压过程中镁锂合金坯料(19)发生塑性流动，填充挤压杆(20)梯形齿与挤压腔之间的间隙，形成微型热管的内壁微沟槽。
[0017]挤压成形的热管从通电模座的通孔流出之后，与所述石墨电刷块(11)接触，通电回路导通。脉冲电流经由正极、通电模座、挤压筒(18)、坯料(19)、石墨电刷块(11)流回负极。在通入电流后，镁锂合金变形抗力降低，塑性变形能力增强。同时，脉冲电流降低了镁锂合金材料的超塑成形温度，使其在较低的温度下获得超塑性变形能力。
[0018]本专利技术制备的一种镁锂合金微型热管，所述微型热管的尺寸为：外径尺寸2
±
0.1mm，壁厚0.24
±
0.03mm，微沟槽高度0.25
±
0.03mm，平均晶粒尺寸低于5μm。制备满足上述尺寸和性能指标的微型热管电场辅助超塑挤压成形方法及装置，包括如下步骤：
[0019]S1：通过等通道转角挤压晶粒细化工艺，将原始的镁锂合金坯料晶粒细化至1μm，将其作为微型热管电场辅助超塑挤压成形的初始坯料。
[0020]S2：对挤压筒(18)、挤压杆(20)、坯料(19)进行清洗，干燥处理。采用导电速干石墨
润滑剂对挤压筒(18)内孔、挤压杆(20)和坯料(19)表面进行润滑处理。将挤压杆(20)较细的一端穿过垫片和坯料(19)的中心孔，将调整完毕的挤压杆(20)、垫片、坯料(19本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微型热管电场辅助超塑挤压成形装置，其特征在于，包括：连接模座、绝缘螺栓、绝缘螺母、上云母片、导套、上模座、导柱、下模座、下云母片、方形石墨电刷块、石墨电刷固定夹具、机架、螺栓、螺母、绝缘螺栓、电缆、挤压筒、坯料、挤压杆、陶瓷加热圈、压头及测温装置；所述连接模座、上云母片、上模座配合部分为相同尺寸的矩形，将三者按照上、中、下的顺序依次安装在一起，并通过绝缘螺栓紧固，压头通过螺栓安装在上模座底面；所述导套安装在上模座的阶梯孔内，导套的外圆、凸缘与上模座的阶梯孔、阶梯面分别配合，实现对导套的定位，采用基孔制过渡配合，配合间隙小于0.032mm；导柱与下模座的装配方式与导套和上模座的装配方式相同；所述下模座、下云母片、机架按照上、中、下的顺序装配在一起，并通过绝缘螺栓紧固；上、下模座通过导柱和导套实现定位和导向，导柱与导套采用基孔制间隙配合，配合间隙小于0.02mm；下模座开设圆形通孔，通孔与挤压筒外圆面配合，完成挤压筒的安装；挤压筒上面开设瓶状通孔，用于装填镁锂合金坯料；下模座侧面安装一个金属接头，金属接头与脉冲电源相连；所述陶瓷加热圈安装在挤压筒的环形槽中；陶瓷加热圈对挤压筒、坯料和挤压杆进行整体加热；所述测温装置穿过挤压筒底部的细孔与坯料接触，完成对坯料温度的精确测量。2.根据权利要求1所述的一种微型热管电场辅助超塑挤压成形装置，其特征在于：所述挤压筒上表面，挤压筒凸缘下表面与底面的平行度误差不得大于0.02mm，防止在挤压过程中挤压杆相对于坯料产生偏斜。3.根据权利要求1所述的一种微型热管电场辅助超塑挤压成形装置，其特征在于：所述挤压杆和挤压筒选用Cr12MoV作为模具材料。4.根据权利要求1所述的一种微型热管电场辅助超塑挤压成形装置，其特征在于：挤压杆前端设置12个梯形齿，在挤压过程中镁锂合金坯料发生塑性流动，填充挤压杆梯形齿与挤压腔之间的间隙，形成微型热管的内壁微沟槽。5.根据权利要求1所述的一种微型热管电场辅助超塑挤压成形装置，其特征在于：下模座、下云母片及导柱组成了通电模座，通电模座与电缆连接；挤压成形的热管从通电模座的通孔流出之后，与石墨电刷固定夹具接触，通电回路导通；脉冲电流经由正极、通电模座、挤压筒、坯料、石墨电刷块流回负极。6.根据权利要求1所述的一种微型热管电场辅助超塑挤压成形装置，其特征在于：挤压筒上端开设一段长为18mm的圆形孔，圆形孔外沿加工一个0.3mm的倒角；圆...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟宝，杨建强，潘丰，万敏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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