CN101298097A - 大块非晶合金电子产品外壳的加工方法和加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子产品外壳加工技术领域，具体地说是一种大块非晶合金电子产品外壳的加工方法和加工装置，克服现有大块非晶合金电子产品外壳加工技术中工艺复杂、铸造缺陷难以消除、壁厚不能过薄、产品性能难以满足更高的承载要求等不足，特别适合于笔记本电脑、手提摄像机、数码相机、手机、PDA、MP3(MP4)、U盘等3C类电子产品外壳用薄壳形件的加工。利用大块非晶合金在过冷液相区的粘性流动行为，使合金变形并贴附于凹模内壁，完成薄壳形件的成形。加工装置包括上极板、大块非晶合金板坯、凹模等，大块非晶合金板坯置于上极板和凹模之间，在上极板中的压缩空气和凹模内腔真空的共同作用下变形。本发明结构简单、操作方便，无难以消除的铸造缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品外壳加工技术领域，具体地说是一种大块非晶合金电子产品外壳的加工方法和加工装置，特别适合于笔记本电脑、手提摄像机、数码相机、手机、PDA、MP3(MP4)、U盘等3C类电子产品外壳用薄壳形件的加工。
背景技术
目前，以3C类产品为代表的电子信息产业迅猛发展。为满足产品功能多样化、尺寸小型化及重量轻、外形时尚美观的市场要求，陆续出现了镁合金、钛合金以及大块非晶合金等材料的商业化应用。其中，大块非晶合金以其内在的特殊结构，呈现出高强高韧、大的弹性极限、优异的耐蚀性与耐磨性等特点，在电子产品外壳的加工领域很有应用前景。美国Liquidmetal公司已经采用精密压铸的方式生产出大块非晶合金手机外壳等产品。但面对结构更轻薄、性能更耐用的设计要求，压铸技术的发展也受到了诸多限制，如铸造缺陷很难消除、壁厚不能太薄、性能难以满足承载要求等，且加工过程需要气体保护，工艺复杂。
发明内容
为了克服现有大块非晶合金电子产品外壳加工技术中工艺复杂、铸造缺陷难以消除、壁厚不能过薄、产品性能难以满足更高的承载要求等不足，本发明的目的之一是提供一种利用大块非晶合金在过冷液相区的粘性流动行为，应用真空辅助成形方式加工电子产品外壳的方法。本发明的另一目的是提供一种工艺简单、壁厚可以很薄、产品无缺陷、性能满足承载要求的真空辅助大块非晶合金电子产品外壳成形装置。应用该装置可以实现大块非晶合金电子产品外壳的真空辅助成形。
本发明技术方案如下：
大块非晶合金电子产品外壳的加工方法，根据待加工电子产品外壳的具体轮廓，设计加工上极板和凹模，选取适当尺寸的大块非晶合金板坯。利用大块非晶合金在过冷液相区的粘性流动行为，使合金变形并贴附于凹模内壁，完成薄壳形件的成形，包括如下步骤：
(1)大块非晶合金板坯置于加热炉中开始加热，加热温度在Tg～Tx之间(Tg和Tx分别为所选大块非晶合金的玻璃转变温度和晶化开始温度)，以保证大块非晶合金在过冷液相区内实现粘性流动成形。
(2)在加热炉内温度稳定后，取出大块非晶合金板坯放在凹模上部，凹模通过电热管加热。将与凹模配合的具有多个均布气孔的上极板装配在大块非晶合金板坯的上表面。
(3)上极板中电热管和电阻丝通电加热，并通入0.2～0.5MPa压缩空气。经过上极板预热和电阻丝加热的压缩空气对大块非晶合金板坯继续加热至温度波动消失，稳定在Tg～Tx之间。利用凹模上部凹槽附近的热电偶测量大块非晶合金板坯的温度。
(4)预加载上极板使下部与上极板接触的大块非晶合金板坯发生变形，以实现大块非晶合金板坯下部凹模内腔的密封。
(5)驱动真空泵使凹模内腔的真空度低于5×10-3pa后，在上极板中通入0.8～1.5MPa的压缩空气，使过冷液态大块非晶合金板坯在压缩空气和大块非晶合金板坯与凹模内腔之间的真空作用下变形并贴附于凹模内壁，从而完成薄壳形件的成形。
(6)成形结束后，停止加热并卸载上极板，取出大块非晶合金成形件自然冷却即可。
大块非晶合金电子产品外壳加工装置可以包括：上极板、大块非晶合金板坯、凹模、真空泵、热电偶、电热管等。大块非晶合金板坯置于上极板和凹模之间，在上极板中的压缩空气和凹模内腔真空的共同作用下变形。上极板装配于大块非晶合金板坯上部，上极板为下凹形结构，下凹形结构的顶面开有气孔，下凹形结构的侧面与大块非晶合金板坯压接，用于大块非晶合金板坯的压边、加热和通入压缩空气使大块非晶合金板坯成形。凹模为上凹形结构，上凹形结构的内侧壁制成电子产品外壳形状，大块非晶合金板坯与凹模搭接；凹模在外壳的LCD或按键(按钮)位置开孔，并与真空泵相连以产生内腔的真空作用。
凹模上部凹槽附近安装有热电偶，用于测量大块非晶合金板坯的温度。
上极板和凹模上分别安装有电热管，对上极板和凹模进行加热。
所述上极板顶面的气孔为多个均布。
所述上极板下凹形结构的内侧设置有电阻丝，用于对流经的压缩空气进行加热。
与现有技术相比，本发明更具有以下优点：
(1)本发明加工方法可以实现大块非晶合金电子产品外壳的真空辅助加工，工艺简单，无难以消除的铸造缺陷；
(2)本发明加工方法利用大块非晶合金在过冷液相区内的粘性流动成形，可以实现非晶合金表面对于模具表面状况的纳米级复制，从而获得高质量的加工表面；
(3)本发明加工方法可以实现不同规格电子产品外壳的加工；
(4)本发明加工装置将真空孔开在电子产品的LCD或按键(按钮)位置，避免了真空孔附近材料的不均匀变形对产品质量的不良影响；
(5)本发明加工装置采用非接触式加热方式保证了工作区域的均匀加热；
(6)本发明加工装置采用压缩空气柔性加载，真空辅助成形，不需要冲头，结构简单，操作方便。
附图说明
图1是本发明的加工方法的原理图。
图2是本发明一个实施例的加工装置的结构示意图。
图3是本发明另一个实施例的加工装置的结构示意图。
图中，1电阻丝，2大块非晶合金板坯，3上极板，4电热管，5真空泵，6热电偶，7凹模。
具体实施方式
实施例1
下面结合图1和图2具体说明本实施方式。
本发明加工装置由电阻丝1、大块非晶合金板坯2、上极板3、电热管4、真空泵5、热电偶6和凹模7组成。其中：大块非晶合金板坯2置于上极板3和凹模7之间，在上极板3中的压缩空气和凹模7内腔真空的共同作用下变形。上极板3装配于大块非晶合金板坯2的上部，上极板3为下凹形结构，下凹形结构的顶面开有气孔，上极板3通过侧面与大块非晶合金板坯2压接形成压缩空气室，上极板用于大块非晶合金板坯的压边、加热和通入压缩空气使大块非晶合金板坯成形；下凹形结构的内侧设置有电阻丝1，用于对流经的压缩空气进行加热。凹模7为上凹形结构，上凹形结构的内侧壁制成电子产品外壳形状，大块非晶合金板坯2与凹模7搭接形成真空室(凹模内腔)；凹模7在外壳的LCD位置开孔，并与真空泵5相连以产生内腔的真空作用。热电偶6安装于凹模7上部凹槽附近，用于测量大块非晶合金板坯2的温度。电热管4分别安装于上极板3和凹模7上，用于对上极板3和凹模7进行加热。
本发明加工工艺包括如下步骤(参见图1)：
(1)根据待加工电子产品外壳的具体轮廓，设计加工上极板3和凹模7，选取110×70×0.7(厚)mm Mg60Cu30Y10大块非晶合金板坯2。将大块非晶合金板坯2置于加热炉中开始加热，加热温度在180～200℃之间(本实施例以200℃为例)。
(2)在加热炉内温度稳定后，取出大块非晶合金板坯2放在凹模7上部，凹模7通过电热管4加热。将与凹模7配合的具有多个均布气孔的上极板3装配在大块非晶合金板坯2的上表面。
(3)上极板3中电热管4和电阻丝1通电加热，并通入0.2MPa压缩空气。经过上极板3预热和电阻丝1加热的压缩空气对大块非晶合金板坯2继续加热至温度波动消失，稳定在180～200℃之间。利用凹模7上部凹槽附近的热电偶6测量大块非晶合金板坯2的温度。
(4)预加载上极板3使下部与上极板3接触的大块非晶合金板坯2发生变形，以实现大块非晶合金板坯2下部凹模7内腔的密封。本实施例中，预加载如图1所示的压边力为5kN。
(5)驱动真空泵5使凹模7内腔的真空度低于5×10-3Pa后，在上极板3中通入0.8MPa的压缩空气，使过冷液态大块非晶合金板坯2在压缩空气和大块非晶合金板坯2与凹模7内腔之间的真空作用下变形并贴附于凹模7内壁，从而完成薄壳形件的成形。
(6)成形结束后，停止加热并卸载上极板3，取出大块非晶合金成形件自然冷却即可。
其成形结果为Mg60Cu30Y10大块非晶合金电子产品外壳成形件，通过后续辅助切割加工可以获得具有良好外观与品质的电子产品外壳。
实施例2
下面结合图1和图3具体说明本实施方式。
本发明加工装置与实施例1不同之处在于：凹模7在外壳的按键(按钮)位置开孔。
本发明加工工艺包括如下步骤(参见图1)：
(1)根据待加工电子产品外壳的具体轮廓，设计加工上极板3和凹模7，选取110×70×0.7(厚)mm Zr65Al10Ni10Cu15大块非晶合金板坯2。将大块非晶合金板坯2置于加热炉中开始加热，加热温度在400～430℃之间(本实施例以420℃为例)。
(2)在加热炉内温度稳定后，取出大块非晶合金板坯2放在凹模7上部，凹模7通过电热管4加热。将与凹模7配合的具有多个均布气孔的上极板3装配在大块非晶合金板坯2的上表面。
(3)上极板3中电热管4和电阻丝1通电加热，并通入0.5MPa压缩空气。经过上极板3预热和电阻丝1加热的压缩空气对大块非晶合金板坯2继续加热至温度波动消失，稳定在400～430℃之间。利用凹模7上部凹槽附近的热电偶6测量大块非晶合金板坯2的温度。
(4)预加载上极板3使下部的大块非晶合金板坯2发生变形，以实现大块非晶合金板坯2下部凹模7内腔的密封。本实施例中，预加载如图1所示的压边力为20kN。
(5)驱动真空泵5使凹模7内腔的真空度低于5×10-3pa后，在上极板3中通入1.5MPa的压缩空气，使过冷液态大块非晶合金板坯2在压缩空气和大块非晶合金板坯2与凹模7内腔之间的真空作用下变形并贴附于凹模7内壁，从而完成薄壳形件的成形。
(6)成形结束后，停止加热并卸载上极板3，取出大块非晶合金成形件自然冷却即可。
其成形结果为Zr65Al10Ni10Cu15大块非晶合金电子产品外壳成形件，通过后续辅助切割加工可以获得具有良好外观与品质的电子产品外壳。
Claims (7)
1、大块非晶合金电子产品外壳的加工方法，其特征在于：根据待加工电子产品外壳的具体轮廓，设计加工上极板和凹模，选取适当尺寸的大块非晶合金板坯；利用大块非晶合金在过冷液相区的粘性流动行为，使合金变形并贴附于凹模内壁，完成薄壳形件的成形，包括如下步骤：
(1)大块非晶合金板坯置于加热炉中开始加热，加热温度在Tg～Tx之间，Tg和Tx分别为所选大块非晶合金的玻璃转变温度和晶化开始温度，以保证大块非晶合金在过冷液相区内实现粘性流动成形；
(2)在加热炉内温度稳定后，取出大块非晶合金板坯放在凹模上部，凹模通过电热管加热，将与凹模配合的具有多个均布气孔的上极板装配在大块非晶合金板坯的上表面；
(3)上极板中电热管和电阻丝通电加热，并通入0.2～0.5MPa压缩空气，经过上极板预热和电阻丝加热的压缩空气对大块非晶合金板坯继续加热至温度波动消失，稳定在Tg～Tx之间；
(4)预加载上极板使下部与上极板接触的大块非晶合金板坯发生变形，以实现板坯下部凹模内腔的密封；
(5)驱动真空泵使凹模内腔的真空度低于5×10-3Pa后，在上极板中通入0.8～1.5MPa的压缩空气，使过冷液态大块非晶合金板坯在压缩空气和大块非晶合金板坯与凹模内腔之间的真空作用下变形并贴附于凹模内壁，从而完成薄壳形件的成形；
(6)成形结束后，停止加热并卸载上极板，取出大块非晶合金成形件自然冷却即可。
2、一种大块非晶合金电子产品外壳加工装置，其特征在于：该装置包括上极板、大块非晶合金板坯、凹模，大块非晶合金板坯置于上极板和凹模之间，上极板装配于大块非晶合金板坯上部，上极板为下凹形结构，下凹形结构的顶面开有气孔，下凹形结构的侧面与大块非晶合金板坯压接；凹模为上凹形结构，上凹形结构的内侧壁制成电子产品外壳形状，大块非晶合金板坯与凹模搭接。
3、按照权利要求2所述的大块非晶合金电子产品外壳加工装置，其特征在于：凹模在外壳的LCD或按键或按钮位置开孔，并与真空泵相连。
4、按照权利要求2所述的大块非晶合金电子产品外壳加工装置，其特征在于：凹模上部凹槽附近安装有热电偶。
5、按照权利要求2所述的大块非晶合金电子产品外壳加工装置，其特征在于：上极板和凹模上分别安装有电热管。
6、按照权利要求2所述的大块非晶合金电子产品外壳加工装置，其特征在于：所述上极板顶面的气孔为多个均布。
7、按照权利要求2所述的大块非晶合金电子产品外壳加工装置，其特征在于：所述上极板下凹形结构的内侧设置有电阻丝。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081105 |