【技术实现步骤摘要】
本申请属于复合成形工艺领域，更具体地，涉及一种基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置。
技术介绍
1、对于金属-陶瓷复合件的连接，普通的钎焊因为陶瓷与金属线膨胀系数、热导率、化学键的差异，陶瓷和金属界面连接强度常常不高，因此需要一定的处理，扩大元素扩散距离，且使钎料分布均匀。
2、同时，为了制备具有微流道的金属-陶瓷复合件，需要在传统滚压的基础上加入超声振动，降低材料流变抗力和摩擦力，提高材料的填充率，实现微流道的成形。若采用其他工艺方法加工微流道结构成本很高，主要是因为微流道结构的加工精度和质量要求较高，难以同时满足低成本、高质量、短周期的特点。更为重要的是，将焊接和滚压成形复合非常困难，容易在滚压成形的过程中导致陶瓷破裂。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，旨在解决现有的成形工艺无法将焊接和滚压成形工艺复合的问题。
2、为实现上述目的，本申请提供了一种基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，该滚压-连接一体化加工装置包括超声焊接单元、压力机和超声滚压单元，其中：所述超声焊接单元用于在超声振动的辅助下对坯料进行加热以实现金属与陶瓷的焊接；所述压力机的工作台与超声焊接单元连接，该压力机的滑块与超声滚压单元连接，用于为超声滚压单元提供压力，使得所述超声滚压单元在超声振动的辅助下对金属进行滚压，进而制得具有微流道的金属-陶瓷复合件。
3、作为进一步优选地，所述超声焊接单元包括第一工具
4、作为进一步优选地，所述送料组件包括第一导轨、第二导轨、推块、推杆和液压缸，所述第一导轨为两块沿水平方向对称设置的长条状板材，其一端伸入第一工具头的上方，其另一端与第二导轨连接；所述第二导轨为中间开孔的柱状结构，所述推块设置在第二导轨的内部，并位于坯料与推杆之间，所述推杆的后端与液压缸连接。
5、作为进一步优选地，所述第一超声组件包括第一换能器、第一变幅杆和第一固定板，所述第一换能器的一端用于与电源连接，其另一端通过第一变幅杆与第一工具头连接，以将电能转为水平方向的超声振动并传递到第一工具头；所述第一固定板与第一变幅杆连接，并且其下端与工作台连接，从而将第一超声组件与压力机连接。
6、作为进一步优选地，所述焊接组件包括电阻焊接机和温度传感器，所述电阻焊接机的焊接电极与第一导轨连接，并位于第一工具头的正上方，用于对第一工具头上的坯料进行加热；所述温度传感器设置在第一工具头的上方，用于监测第二工具头接触坯料的表面温度。
7、作为进一步优选地，所述超声滚压单元包括第二工具头和两组第二超声组件，所述第二工具头设置在第一工具头的正上方，该第二工具头为带沟槽的辊轮；所述第二超声组件沿水平方向对称设置在第二工具头的两侧并与其连接，使得第二工具头在超声振动的辅助下对坯料进行滚压。
8、作为进一步优选地，所述第二超声组件包括第二换能器、导电滑环、第二变幅杆和第二固定板，所述第二换能器的一端通过导电滑环与电源连接，其另一端通过第二变幅杆与第二工具头连接，以将电能转换为竖直方向的超声振动并传递到第二工具头；所述第二固定板与第二变幅杆通过轴承连接，并且其上端与滑块连接，从而将第二超声组件与压力机连接。
9、作为进一步优选地，所述滚压-连接一体化加工装置还包括润滑油刷，所述润滑油刷设置在坯料的上方，并位于第二工具头的后方，用于在坯料的表面涂抹润滑油。
10、作为进一步优选地，所述滚压-连接一体化加工装置还包括控制单元，所述控制单元与超声焊接单元、压力机和超声滚压单元连接，以控制其工作。
11、同时总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
12、1.本申请在传统钎焊的基础上加入超声辅助能场，增大了原子层扩散范围，使界面钎料分布均匀，进而有效提高了金属-陶瓷复合件的连接强度，同时在滚压过程中加载超声振动，可以有效提高材料填充率，解决传统滚压技术填充不足的问题，同时还可以降低材料流变抗力和摩擦阻力，大幅提高材料的流动填充，实现高精度、低成本的微流道成形，更为重要的是本申请将滚压和连接进行结合，不仅能够一次性制备出具有微流道的金属-陶瓷复合件，大大提高了成形效率，而且能够通过加热降低金属条料受到的滚压成形作用力，进而避免陶瓷在成形过程中发生破碎；
13、2.同时，本申请对超声焊接单元的结构进行优化，通过在第一工具头上设置凹槽以放置陶瓷条料，能够使陶瓷条料沿第一工具头移动，移动过程中增加金属-钎料-陶瓷间的摩擦，促进原子间的运动，使得钎料分布更均匀。
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1.一种基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述滚压-连接一体化加工装置包括超声焊接单元、压力机(1)和超声滚压单元，其中：所述超声焊接单元用于在超声振动的辅助下对坯料进行加热以实现金属与陶瓷的焊接；所述压力机(1)的工作台(3)与超声焊接单元连接，该压力机(1)的滑块(2)与超声滚压单元连接，用于为超声滚压单元提供压力，使得所述超声滚压单元在超声振动的辅助下对金属进行滚压，进而制得具有微流道的金属-陶瓷复合件。
2.如权利要求1所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述超声焊接单元包括第一工具头(15)、送料组件、焊接组件以及两组第一超声组件，所述第一工具头(15)的顶端设置有凹槽用于放置坯料；所述送料组件设置在第一工具头(15)的上方用于推动坯料前进；所述焊接组件设置在坯料的外侧并位于第一工具头(15)的正上方，同时所述第一超声组件沿水平方向对称设置在第一工具头(15)的两侧并与其连接，从而在超声振动的辅助下对所述坯料进行加热以实现焊接。
3.如权利要求2所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述
4.如权利要求2所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述第一超声组件包括第一换能器(18)、第一变幅杆(17)和第一固定板(16)，所述第一换能器(18)的一端用于与电源连接，其另一端通过第一变幅杆(17)与第一工具头(15)连接，以将电能转为水平方向的超声振动并传递到第一工具头(15)；所述第一固定板(16)与第一变幅杆(17)连接，并且其下端与工作台(3)连接，从而将第一超声组件与压力机(1)连接。
5.如权利要求2所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述焊接组件包括电阻焊接机和温度传感器(14)，所述电阻焊接机的焊接电极(13)与第一导轨(121)连接，并位于第一工具头(15)的正上方，用于对第一工具头(15)上的坯料进行加热；所述温度传感器(14)设置在第一工具头(15)的上方，用于监测第二工具头(7)接触坯料的表面温度。
6.如权利要求1～5任一项所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述超声滚压单元包括第二工具头(7)和两组第二超声组件，所述第二工具头(7)设置在第一工具头(15)的正上方，该第二工具头(7)为带沟槽的辊轮；所述第二超声组件沿水平方向对称设置在第二工具头(7)的两侧并与其连接，使得第二工具头(7)在超声振动的辅助下对坯料进行滚压。
7.如权利要求6所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述第二超声组件包括第二换能器(5)、导电滑环(4)、第二变幅杆(6)和第二固定板(8)，所述第二换能器(5)的一端通过导电滑环(4)与电源连接，其另一端通过第二变幅杆(6)与第二工具头(7)连接，以将电能转换为竖直方向的超声振动并传递到第二工具头(7)；所述第二固定板(8)与第二变幅杆(6)通过轴承连接，并且其上端与滑块(2)连接，从而将第二超声组件与压力机(1)连接。
8.如权利要求6所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述滚压-连接一体化加工装置还包括润滑油刷(23)，所述润滑油刷(23)设置在坯料的上方，并位于第二工具头(7)的后方，用于在坯料的表面涂抹润滑油。
9.如权利要求7～8任一项所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述滚压-连接一体化加工装置还包括控制单元(19)，所述控制单元(19)与超声焊接单元、压力机(1)和超声滚压单元连接，以控制其工作。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述滚压-连接一体化加工装置包括超声焊接单元、压力机(1)和超声滚压单元，其中：所述超声焊接单元用于在超声振动的辅助下对坯料进行加热以实现金属与陶瓷的焊接；所述压力机(1)的工作台(3)与超声焊接单元连接，该压力机(1)的滑块(2)与超声滚压单元连接，用于为超声滚压单元提供压力，使得所述超声滚压单元在超声振动的辅助下对金属进行滚压，进而制得具有微流道的金属-陶瓷复合件。
2.如权利要求1所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述超声焊接单元包括第一工具头(15)、送料组件、焊接组件以及两组第一超声组件，所述第一工具头(15)的顶端设置有凹槽用于放置坯料；所述送料组件设置在第一工具头(15)的上方用于推动坯料前进；所述焊接组件设置在坯料的外侧并位于第一工具头(15)的正上方，同时所述第一超声组件沿水平方向对称设置在第一工具头(15)的两侧并与其连接，从而在超声振动的辅助下对所述坯料进行加热以实现焊接。
3.如权利要求2所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述送料组件包括第一导轨(121)、第二导轨(122)、推块(20)、推杆(21)和液压缸(22)，所述第一导轨(121)为两块沿水平方向对称设置的长条状板材，其一端伸入第一工具头(15)的上方，其另一端与第二导轨(122)连接；所述第二导轨(122)为中间开孔的柱状结构，所述推块(20)设置在第二导轨(122)的内部，并位于坯料与推杆(21)之间，所述推杆(21)的后端与液压缸(22)连接。
4.如权利要求2所述的基于超声辅助的滚压-连接一体化加工装置，其特征在于，所述第一超声组件包括第一换能器(18)、第一变幅杆(17)和第一固定板(16)，所述第一换能器(18)的一端用于与电源连接，其另一端通过第一变幅杆(17)与第一工具头(15)连接，以将电能转为水平方向的超声振动并传递到第一工具头(15)；所述第一固定板(16)与第一变幅杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：张茂，施君儒，杨宇翔，严乔安，蔡洪钧，马云飞，任亮，易川云，杨智芯，王新云，金俊松，邓磊，龚攀，唐学峰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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