CN102490301A - 一种微零件粉末模压成型方法 - Google Patents

Abstract

一种微零件粉末模压成型方法，其特征在于：微零件超声波变幅杆凸模型面是超声波变幅杆底面直接制作的凸模型面，且采用功率至少为400瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.1～10.0秒，保压时间为0.1～1.0秒，通过超声波振动使粉末之间产生的热量将微零件凹模型腔中的粉末瞬间熔化，并在保持合模压力至少为0.2MPa状态下充实微零件凹模型腔。本发明方法填充流程极短，填充效果好，热量损失极小，瞬间成型过程中，粉末材料在合模压力下填充成型，所成型的微零件具有致密度高，机械性能好的特点。与变形抗力大、成型形状和变形程度受到很大限制的金属塑性成型方法相比，本发明方法填充成型阻力非常小，适用于制作形状复杂的微零件。

Description

一种微零件粉末模压成型方法

技术领域

本发明涉及模压成型，特别是涉及一种微零件粉末模压成型方法。

背景技术

至少在两个方向的特征尺寸处于亚毫米或微米量级的微结构零件或微型零件统称微零件。现有的相应微成型工艺主要有固态成型和流体成型两大类。固态成型一般是采用金属塑性成型，其变形抗力较大，成型形状和变形程度受到很大限制；而流体成型包括金属粉末注射成型、铸造和塑料注射成型等，都需要先将材料在模具型腔外加热熔化，然后再注入型腔中，因此加热温度高，且往往需要设置浇注流道系统，流程长、废料多、容易发生气孔、缩孔和缩松等缺陷。

现有超声波焊接工艺主要用于各种板料或块体之间的焊接，尚未见有将其用于原材料为粉末的零件模压成型工艺，尤其是微零件的模压成型工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种微零件粉末模压成型方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种微零件粉末模压成型方法，依次包括以下步骤：

1)制作型腔模具；

2)将粉末填充入模具型腔内；

3)合模压实粉末；

4)加热；

5)分离开模；

6)取出成型零件。

这种微零件粉末模压成型方法的特点是：

所述步骤1)的制作型腔模具，是制作微型腔模具，包括制作微零件超声波变幅杆凸模和微零件凹模，所述微零件超声波变幅杆凸模型面是超声波变幅杆底面直接制作的凸模型面，其制作方法与传统的凸模制作方法相同，所述微零件凹模及其凹模型面的制作方法和材料与传统的零件凹模及其凹模型面的制作方法和材料相同。

所述步骤4)的加热是采用功率至少为400瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.1秒～10.0秒，保压时间为0.1秒～1.0秒，通过超声波振动使粉末之间产生的热量将微零件凹模型腔中的粉末瞬间熔化，并在保持合模压力至少为0.2MPa状态下充实微零件凹模型腔。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述步骤2)的将粉末填充入微零件凹模型腔内，是将粒度至少为200目的粉末填入并充满所述微零件凹模型腔内，并高出微零件凹模型腔的腔口面；

所述粉末是铁基合金粉末、铝合金粉末和高分子材料粉末中的一种。

所述铁基合金粉末是Fe-0.77％C铁基合金粉末，加热是采用功率至少为700瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.5秒～10.0秒。

所述铝合金粉末是Al-12％Si铝合金粉末，加热是采用功率至少为600瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.5秒～10.0秒。

所述高分子材料粉末是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，缩略词为PMMA，英文Acrylic，俗称压克力或有机玻璃)粉末，加热是采用功率至少为400瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.1秒～2.0秒。

所述步骤3)的合模压实粉末，是将所述微零件超声波变幅杆凸模合于微零件凹模，在保持合模压力至少为0.2MPa状态下压实微零件凹模型腔中的粉末。

所述步骤5)的分离开模，是停止超声波焊机，将微零件超声波变幅杆凸模和微零件凹模分离开模。

所述步骤6)取出成型零件，是将成型的微零件从微零件凹模型腔中取出。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明方法先将粉末加入模具型腔，然后在封闭的模具型腔内通过超声波振动在粉末之间产生摩擦热并且快速加热至溶化状态，填充流程极短，填充效果好，热量损失极小，瞬间成型过程中，粉末材料在合模压力下填充成型，所成型的微零件具有致密度高，机械性能好的特点。与变形抗力大、成型形状和变形程度受到很大限制的金属塑性成型方法相比，本发明方法填充成型阻力非常小，适用于制作形状复杂的微零件。

附图说明

附图是本发明具体实施方式的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

具体实施方式一

一种如附图所示的采用超声波加热的微零件铁基合金粉末模压成型方法包括以下步骤：

1)制作型腔模具

包括制作微零件超声波变幅杆凸模1和微零件凹模2，微零件超声波变幅杆凸模型面4是超声波变幅杆底面直接制作的凸模型面，其制作方法与传统的凸模制作方法相同，微零件凹模2及其凹模型面5的制作方法和材料与传统的零件凹模及其凹模型面的制作方法和材料相同。

2)将粉末填充入微零件凹模型腔内

将粒度至少为200目的Fe-0.77％C铁基合金粉末3填入并充满微零件凹模2型腔内，并高出微零件凹模2型腔的腔口面；

3)合模压实粉末

将微零件超声波变幅杆凸模1合于微零件凹模2，在保持合模压力至少为0.2MPa状态下压实微零件凹模2型腔中的粉末3。

4)加热

采用功率至少为700瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.5秒～10.0秒，保压时间为0.1秒～1.0秒，通过超声波振动使粉末3之间产生的热量将微零件凹模2型腔中的粉末3瞬间熔化，并在保持合模压力至少为0.2MPa状态下充实微零件凹模2型腔。

5)分离开模

停止超声波焊机，将微零件超声波变幅杆凸模1和微零件凹模2分离开模。

6)取出成型零件

将成型的微零件从微零件凹模2型腔中取出。

具体实施方式二

一种采用超声波加热的微零件铝合金粉末模压成型方法，步骤基本与具体实施方式一相同，区别在于：

粉末是Al-12％Si铝合金粉末，加热是采用功率至少为600瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.5秒～10.0秒。

具体实施方式三

一种采用超声波加热的微零件PMMA粉末模压成型方法，步骤基本与具体实施方式一相同，区别在于：

粉末是PMMA粉末，加热是采用功率至少为400瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.1秒～2.0秒。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种微零件粉末模压成型方法，依次包括以下步骤：

1)制作型腔模具；

2)将粉末填充入模具型腔内；

3)合模压实粉末；

4)加热；

5)分离开模；

6)取出成型零件，其特征在于：

所述步骤1)的制作型腔模具，是制作微型腔模具，包括制作微零件超声波变幅杆凸模和微零件凹模，所述微零件超声波变幅杆凸模型面是超声波变幅杆底面直接制作的凸模型面；

所述步骤4)的加热是采用功率至少为400瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.1秒～10.0秒，保压时间为0.1秒～1.0秒，通过超声波振动使粉末之间产生的热量将微零件凹模型腔中的粉末瞬间熔化，并在保持合模压力至少为0.2MPa状态下充实微零件凹模型腔。

2.如权利要求1所述的微零件粉末模压成型方法，其特征在于：

所述步骤2)的将粉末填充入微零件凹模型腔内，是将粒度至少为200目的粉末填入并充满所述微零件凹模型腔内，并高出微零件凹模型腔的腔口面。

3.如权利要求1或2所述的微零件粉末模压成型方法，其特征在于：

所述粉末是铁基合金粉末、铝合金粉末和高分子材料粉末中的一种。

4.如权利要求3所述的微零件粉末模压成型方法，其特征在于：

所述铁基合金粉末是Fe-0.77％C铁基合金粉末，加热是采用功率至少为700瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.5秒～10.0秒。

5.如权利要求3所述的微零件粉末模压成型方法，其特征在于：

所述铝合金粉末是Al-12％Si铝合金粉末，加热是采用功率至少为600瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.5秒～10.0秒。

6.如权利要求3所述的微零件粉末模压成型方法，其特征在于：

所述高分子材料粉末是聚甲基丙烯酸甲酯PMMA粉末，加热是采用功率至少为400瓦的超声波焊机加热，熔接时间为0.1秒～2.0秒。

7.如权利要求6所述的微零件粉末模压成型方法，其特征在于：

所述步骤3)的合模压实粉末，是将所述微零件超声波变幅杆凸模合于微零件凹模，在保持合模压力至少为0.2MPa状态下压实微零件凹模型腔中的粉末。

8.如权利要求7所述的微零件粉末模压成型方法，其特征在于：

所述步骤5)的分离开模，是停止超声波焊机，将微零件超声波变幅杆凸模和微零件凹模分离开模。

9.如权利要求8所述的微零件粉末模压成型方法，其特征在于：

所述步骤6)取出成型零件，是将成型的微零件从微零件凹模型腔中取出。

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