[發明專利]微槽道振動輔助犁擠-鍛造復合成形裝置及方法

在審

• 申請號: 202011173220.6
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112453303A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 鄧磊;張海棟;王新云;金俊松;龔攀
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B21J5/08
• 分類號: B21J5/08;B21J13/02;B21K27/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發明屬于振動輔助成形相關技術領域，并公開了一種微槽道振動輔助犁擠?鍛造復合成形裝置及方法。該裝置包括機架和設置在該機架上的軸向進給機構、縱向進給機構、超聲振動機構和工作臺，縱向進給機構和工作臺分別在縱向和橫向改變所述超聲振動機構相對待加工坯料的位置，軸向進給機構帶動超聲振動機構沿軸向運動，凸模作為超聲振動機構的工具頭，超聲振動機構通過凸模對坯料施加縱向超聲振動。犁擠?鍛造復合成形過程中凸模沿軸向進給，坯料經凸模刃齒劈分后，受凸模擠壓面擠壓隆起沿內側面向上流動充型，同時坯料在凸模的縱向超聲振動作用下發生鐓鍛變形。通過本發明，實現截面形狀多樣、精度要求較高的微槽道板件的高效成形。

技術領域

本發明屬于振動輔助成形相關技術領域，更具體地，涉及一種微槽道振動輔助犁擠-鍛造復合成形裝置及方法。

背景技術

隨著微電子技術的發展和航空航天技術輕量化的要求，對于高效率、輕量化的微型部件的需求與日俱增。在薄板表面加工出微槽道結構特征，可以提升換熱效果、增加反應面積、起到減摩減阻的作用，在換熱系統、微反應器以及燃料電池雙極板等方面得到了廣泛的應用。

微槽道結構的制造有兩大類技術方法，一類是基于材料去除的技術如微電火花加工、激光加工、微切削加工、微切削加工、光化學加工，這類方法成形效率以及材料利用率較低，且成本較高，部分工藝會對環境產生污染，存在較大限制；另一類是基于材料塑性變形的成形工藝，一般采用微壓印工藝進行成形，但存在成形效率低、成形力大、模具磨損嚴重、難以對大平面零件進行加工。

周旋等在“5A06鋁合金微槽道薄板件等溫振動輔助成形研究”中采用等溫振動輔助成形來加工微槽道薄板，但存在微槽道不能完全成形的缺陷；申請公布號為CN105792613 A的發明專利“一種由交錯犁切-擠壓方法實現的垂直交錯翅片結構的超薄均熱板及其加工方法”中采用單刃刀具對微槽道薄板進行加工，這種方法無法精確成形微槽道，難以控制相鄰微槽道間隆起筋條的形狀，并且筋條表面由于自由變形而產生粗化。Gao等在“Grain and geometry size effects on plastic deformation in roll-to-platemicro/meso-imprinting process”中，采用R2P微細輥壓技術對金屬薄板表面微細結構進行加工，微槽道板件在成形后會出現翹曲的情況。

由于現有加工工藝的不足，需要一種新型的成形工藝對微槽道板件進行高效、高質量加工。在金屬塑性成形過程中施加振動場，具有減小成形載荷、促進材料流動、改善成形零件表面質量以及減少板件回彈的作用，目前已經被廣泛應用在塑性成形領域，因此可通過開發振動輔助的新型成形工藝對微槽道薄板件進行加工。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種微槽道振動輔助犁擠-鍛造復合成形裝置及方法，在加工過程中，通過凸模對待加工坯料進行犁擠-鍛造復合工藝，解決型腔難以充滿，成形精度低的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種微槽道振動輔助犁擠-鍛造復合成形裝置，該裝置包括機架和設置在該機架上的工作臺、超聲振動機構、縱向進給機構和軸向進給機構，其中：

所述工作臺用于夾緊待加工坯料，并在多道次成形中攜帶待加工坯料橫向進給，所述超聲振動機構的末端連接有凸模，該超聲振動機構設置在待加工坯料的上方，用于沿縱向對待加工坯料施加超聲振動，該超聲振動機構設置在所述縱向進給機構上，所述縱向進給機構設置在所述軸向進給機構上，用于在縱向改變所述凸模相對待加工坯料的縱向位置，所述軸向進給機構用于帶動所述凸模進行軸向運動，其中：

所述凸模為多個刃齒結構，在加工過程中，所述凸模沿軸向進給的同時，坯料經凸模刃齒劈分后受擠壓面擠壓隆起沿內側面向上流動充型，同時凸模在超聲振動裝置作用下產生縱向超聲振動，對坯料予以鐓鍛，以此實現振動輔助犁擠-鍛造復合成形。

進一步優選地，所述微槽道的寬度和深度范圍均為0.2mm～1mm。