CN103433617A - 一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置及其成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置及其成形方法，该装置包括约束层、贴于约束层下表面的飞片、含有加热单元的模具、置于模具上表面的箔板、约束层与箔板之间的飞行腔，箔板和飞行腔之间还设置有隔热的软膜。本发明可以避免高速飞片与工件直接接触而失效；可以有效减小箔板受热过程的氧化效应；因为软膜具有很高的弹性，有利于提高工件的贴膜能力；大量研究表明在宏观成形领域，金属材料在受热具有一定软化效果，这同时适用于微成形领域；在微塑性成形过程中成形温度的升高可以有效降低由于尺寸效应导致的不均变形，从而提高成形性能。

Description

一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置及其成形方法

技术领域

本发明涉及一种微成形装置及其成形方法，特别是一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形的装置及其成形方法。 

背景技术

在激光驱动飞片快速成形领域，成形件一般尺寸很小，厚度在1mm之下时就会表现出显著的尺寸效应。这种效应会影响到材料的成形性能：亚毫米厚度的金属材料往往在厚度方向只有几层或者一层晶粒，金属工件在高速变形过程存在严重的变形不均匀性，这种不均匀变形会导致成形件局部变形严重，甚至发生破裂等失效现象。现有技术多集中在与常温下的成形，对基于激光的快速微塑性微塑性成形尚未有涉及。

申请号为 CN200810014019.6 公开了一种板材激光软模成形方法及其专用装置。该方法是将激光作用于板材形成凸模,以弹性材料作软模,使板材变形的方法。申请号为CN200910031039.9公开了一种基于聚氨酷橡胶模的激光冲击成形方法和装置。该发明是用激光诱导的冲击波作为成形的力源,用聚氨酷橡胶模作为激光冲击成形的凹模,改变板料在冲击波作用下的受力状况,实现复杂曲面的冲击成形。申请号CN201110400555.1公开了一种激光冲击高分子聚合物间接微成形方法及其专用装置。该发明利用应力波作用下使聚合物发生弹性变形，从而带动靶板塑性变形。该专利是一种间接微成形方法，可以避免飞片高速冲击成形过程对工件的烧蚀或者刻蚀现象，提高成形性能。

上述三个专利内容虽然均有提到软膜，但都聚焦于常温下提高工件在激光直接或者间接作用下（驱动飞片）成形能力的方法或者装置，第一篇专利未提及弹性体具体材料、后两篇专利使用聚氨酯橡胶作为弹性体，但由于橡胶熔点较低，不适用于微塑性成形领域。 

发明内容

针对现有技术中微塑性成形装置及其方法存在的上述缺陷，本发明提供一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形的装置及其成形方法置。

本发明的技术方案是：

一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置，包括约束层、贴于约束层下表面的飞片、含有加热单元的模具、置于模具上表面的箔板、约束层与箔板之间的飞行腔，所述箔板和飞行腔之间还设置有隔热的软膜。

作为本发明的进一步改进，所述软膜紧贴于飞行腔下表面设置。

作为本发明的进一步改进，所述加热单元为排线管道状的加热管，所述加热管内部为电阻丝。

作为本发明的进一步改进，所述飞片为0.017mm的Al箔，所述箔板为0.05mm的Cu箔。

一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置的成形方法，具体包括如下步骤：

（1）高能激光束照射到约束层上，发出高能等离子体；

（2）在高能等离子体的压力下，飞片高速飞过飞行腔，撞击到软膜上；

（3）加热单元间接将箔板加热到成形温度；

（4）箔板在软膜冲击波的作用下在模具中成形。

作为本发明的进一步改进，所述飞片为0.017mm的Al箔，所述箔板为0.05mm的Cu箔，所述成形温度为100℃。

本发明的有益效果是：

本发明一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置及其成形方法，可以避免高速飞片与工件直接接触而失效；可以有效减小箔板受热过程的氧化效应；因为软膜具有很高的弹性，有利于提高工件的贴膜能力；大量研究表明在宏观成形领域，金属材料在受热具有一定软化效果，这同时适用于微成形领域；在微塑性成形过程中成形温度的升高可以有效降低由于尺寸效应导致的不均变形，从而提高成形性能。

附图说明

图1为微塑性软膜成形原理图；

图2为微塑性无软膜箔板成形件；

图3为微塑性软膜箔板成形件。

图中：1、约束层；2、飞片；3、飞行腔；4、软膜；5、箔板；6、加热单元；7、模具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置的结构如图1所示，包括约束层1、贴于约束层1下表面的飞片2、含有加热单元6的模具7、置于模具7上表面的箔板5、约束层1与箔板5之间的飞行腔3，箔板5和飞行腔3之间还设置有隔热的软膜4。软膜4紧贴于飞行腔3下表面设置。加热单元6为排线管道状的加热管，所述加热管内部为电阻丝。飞片2为0.017mm的Al箔，所述箔板5为0.05mm的Cu箔。

本发明一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置的成形方法，具体包括如下步骤：

A、高能激光束照射到约束层1上，发出高能等离子体；

B、在高能等离子体的压力下，飞片2高速飞过飞行腔3，撞击到软膜4上；

C、加热单元6间接将箔板5加热到成形温度；

D、箔板在软膜4冲击波的作用下在模具中成形。

高能激光束照射到穿过约束层1照射到烧蚀层激发出高能等离子体，在等离子体的压力下飞片2高速飞过飞行腔3撞击到软膜上。加热单元6间接将箔板5加热到成形温度，箔板在冲击波的作用下在模具中成形。

图2和图3显示了软膜对箔板成形性能的影响：

使用能量为2J的激光器，飞片2为0.017mm的Al箔，在同一温度下（100℃）分别对厚度为0.05mm的Cu箔进行冲击成形。无软膜成形图如图2所示；有隔热膜时的成形图3所示。从图中可以看出，Al箔飞片2已经被烧蚀成泛黑色并粘附于Cu箔上，很难移除严重影响成形质量；而使用软膜4后的Cu箔成形效果较好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置，包括约束层（1）、贴于约束层（1）下表面的飞片（2）、含有加热单元（6）的模具（7）、置于模具（7）上表面的箔板（5）、约束层（1）与箔板（5）之间的飞行腔（3），其特征在于：所述箔板（5）和飞行腔（3）之间还设置有隔热的软膜（4）。

2.根据权利要求1所述的一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置，其特征在于：所述软膜（4）紧贴于飞行腔（3）下表面设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置，其特征在于：所述加热单元（6）为排线管道状的加热管，所述加热管内部为电阻丝。

4.根据权利要求1或2所述的一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置，其特征在于：所述飞片（2）为0.017mm的Al箔，所述箔板（5）为0.05mm的Cu箔。

5.一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置的成形方法，具体包括如下步骤：

A、高能激光束照射到约束层（1）上，发出高能等离子体；

B、在高能等离子体的压力下，飞片（2）高速飞过飞行腔（3），撞击到软膜（4）上；

C、加热单元（6）间接将箔板（5）加热到成形温度；

D、箔板在软膜（4）冲击波的作用下在模具中成形。

6.根据权利要求5所述的一种激光驱动飞片隔热膜微塑性成形装置的成形方法，其特征在于：所述飞片（2）为0.017mm的Al箔，所述箔板（5）为0.05mm的Cu箔，所述成形温度为100℃。

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