CN103817274A - 一种钛镍形状记忆合金眼镜架部件的制造工艺及设备 - Google Patents

Abstract

一种钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件的制造工艺，将经过热处理的钛镍合金线段，在300℃～400℃下推入一钢模内的曲率由小至大渐进变化的热弯通道的入口端，3～8秒推到所述热弯通道的定形端，在钢模定型端中冷却至200℃以下分模出模。所述的热弯通道是形成在一钢模内的一截面为圆孔其圆孔直径比钛镍合金线段直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道，入口端曲率较小而定型端曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的曲率；所述的钢模模温保持在100℃～150℃。渐进变化的应力引导合金基体变形位错以及晶粒生长取向和分布也渐进有序产生并均匀分布，益于超弹性相变的均匀性，超弹性有更好的表现。

Description

一种钛镍形状记忆合金眼镜架部件的制造工艺及设备

技术领域

本发明涉及人们日常佩戴的眼镜的制造工艺，尤其是涉及到一种钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件的制造工艺及设备。

背景技术

作为新材料新技术的钛镍形状记忆合金因具有极好的超弹性、眼镜佩戴使用中可作大幅度弯曲变形而能恢复原形、以及优秀的耐蚀性及生物相溶性而与汗液不发生反应等优良的材料特性而在高档眼镜的消费领域有很大的研发和产业化需求。业界通常将钛镍(TiNi)形状记忆合金线材用于制作高档钛合金眼镜的眼镜腿和中梁。

为了满足消费者对钛镍形状记忆合金眼镜架的功能特异性追求，眼镜业界经销商比如Luxottica对厂家生产制造眼镜架提出了例如图1、图2所示的钛镍形状记忆合金眼镜架测试要求。图1表示的测试要求包括：用手或测试装置分别夹持两镜框，按照图1中所示的箭头的方向扭曲眼镜架，至形成如图所示的两镜框间90度的角度，让镜架自然恢复到原位，数次重复这样的扭曲。图2表示的测试要求包括：将眼镜架如图所示的弯曲，至形成如图所示的两镜框间90度的角度，让镜架自然恢复到原位，数次重复这样的弯曲。

这些的测试要求，对钛镍形状记忆合金眼镜架的中梁部件的超弹性和强度提出了较高的要求。所述的“中梁”通常包括指俗称的“鼻梁”。

由于钛镍形状记忆合金的材料特性，弯制工艺不同，则受力及应力响应不同，影响到钛镍合金段料内材料组织，即影响到成形后的中梁部件的超弹性性能表现。业界生产中通常采用的弯制工艺，将经过热处理的中梁钛镍形状记忆合金线段，呈两端桥架于下模，上模从居中拍打下来后变形弯曲。这样的工艺中，记忆合金段料内易形成局部应力集中和突变，造成晶体缺陷，影响段料内晶体组织的相变均匀性，成形后的中梁配件的不能有较佳的超弹性性能表现。

由此而造成的产品缺陷，在前述的测试中，镜架不能自然恢复到原位，或者中梁容易折断。

发明内容

针对现有的钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件弯制工艺的缺陷，本发明提供一种改进的钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件的制造工艺及设备。

本发明一种钛镍形状记忆合金眼镜架的中梁部件的制造工艺，包括下料、清洗、滚筒、热处理等工序，其特征在于：将经过热处理的钛镍合金线段，在300℃～400℃下推入一钢模内的曲率由小至大渐进变化的曲线形热弯通道的入口端，3～8秒推到所述热弯通道的定形端，在钢模定型端中冷却至200℃以下出模；所述的热弯通道是形成在一钢模内的一截面为圆孔其圆孔直径比钛镍合金线段直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道，入口端曲率较小而接近直线，而定型端曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的曲率；所述的钢模模温保持在100℃～150℃。从定形端分模而出定形后的中梁部件。

该中梁部件经连接可直接与镜片框焊接的材料部件，比如丝通，或者经获得镀层后与眼镜框焊接。

优选的，可以设置所述的热弯通道的曲率渐变近似一渐开线的曲率渐变，即：热弯通道的中心曲线为一渐开线，所述的渐开线的基圆半径等于或接近镜架要求的中梁部件的弯曲半径，且将该渐开线的起始段与所述定型端的中心曲线圆滑连接。

众所周知的，针对不同Ti-Ni组分的记忆合金材料为获得超弹性有不同的热处理工艺，因而为实现上述制造工艺，不同Ti-Ni组分的记忆合金材料在将合金线段推入热弯通道前的热处理工序有不同的热处理工艺。

根据上述的制造工艺，本发明用于该工艺的设备，包括一内设有热弯通道的钢模，所述的热弯通道为一截面为圆孔而其圆孔直径比合金线料直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道；所述的定型端的曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的曲率，而入口端的曲率较小接近直线；所述定型端为曲线形通道的末端；所述的中梁部件能从定型端分模出。还包括一设在钢模的入口端所在的立侧面的导管，以及一柔性推针和一刚性推针；导管用于引导和约束柔性推针以使其能推进合金线段进入曲线型的热弯通道；柔性推针与刚性推针焊接连接或套接连接；刚性推针使得易于推进或取出柔性推针。

如前所述，优选的，该设备，可以设置所述的热弯通道的曲率渐变近似一渐开线的曲率渐变，即：热弯通道的中心曲线为一渐开线，所述的渐开线的基圆半径等于或接近镜架要求的中梁部件的弯曲半径，且将该渐开线的起始段与所述定型端的中心曲线圆滑连接。

优选的，所述的钢模分为上下两半，在上下两半各设有所述的热弯通道的一半，即上下两半各设有半圆截面的曲线槽，上下两半合模而形成所述的热弯通道。

由上述的制造工艺，在钛镍合金线段弯曲成形的过程中，先进入接近直线的小曲率弯道，逐渐渐进的推进到大曲率弯道，钛镍合金线段呈从接近直线的小曲率渐进变形弯曲到大曲率，直到镜架要求的中梁部件的弯度；钛镍合金线段的变形应力是逐渐渐进的产生，并逐渐渐进的分布到整个合金线段，渐进变化的应力引导合金基体变形位错以及晶粒生长取向和分布也渐进有序产生并且均匀分布；有益于超弹性相变的均匀性，使得超弹性有更好的表现。同时避免了在合金线段二端或者中部产生由剪切应力引起的材料缺陷，避免该中梁部件容易折断。

附图说明

图1为钛镍形状记忆合金眼镜架一种测试要求示意图；

图2为钛镍形状记忆合金眼镜架一种测试要求示意图；

图3是用于本发明制造工艺的设备其组件之一，一内设有热弯通道的钢模的上模的示意图，其与图4各为钢模的上下两半，其上设有半圆截面的曲线槽。

图4是图3所示的钢模的下模的示意图。

图5是用于本发明制造工艺的设备的组合图。

具体实施方式

实施例一：

将直径为

，含Ti的原子比为43.7％的钛-镍形状记忆合金线材，下料成长度为30mm的线段，清洗，滚筒，在420℃热处理25分钟，在300℃将合金线段推入如后面所述的钢模(1)内的曲率由小至大逐渐变化的热弯通道(2)入口端，3～4秒推至所述热弯通道定形端，在钢模定形端中冷却至150℃以下分模出模。钢模模温保持在100℃。

该出模后的中梁部件经连接可与镜片框直接焊接的材料制成的丝通后再与眼镜框焊接，制成的眼镜架可顺利通过如前所述的图1、图2所示的测试，并且可作超出所述测试要求的变形更大的弯曲和扭曲，超弹性表现更佳。对于有另外的弯度的眼镜架中梁，可选择本工艺制作出的弯度作为所述测试中变形量最大的弯度，在此基础上再作另一弯度的变形。

在本实施例，为实现所述制造工艺，采用如下所述的设备：

如图3、图4及图5所示。在这里，钢模(1)分为上下两半，在上模(3)和下模(4)各设有所述的热弯通道的一半，即上下两半各设有半圆截面的曲线槽，上下两半合模而形成所述的热弯通道。

在本实施例，上下两半钢模合模后，两半圆截面的曲线槽合并成一其中心曲线为一渐开线的通道。该渐开线的基圆(12)半径等于或接近镜架要求的中梁部件的弯曲半径，且将该渐开线的起始段与所述定型端的中心曲线圆滑连接。该曲线形通道的截面为直径

的圆孔，比合金线料直径稍大。入口端(5)的入口设在钢模一立侧面，从入口端到定型端(6)曲率由小至大渐进变化。定型端的曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的曲率。在这里镜架要求的中梁部件的圆弧半径为10mm。为使得入口端(5)曲率较小，较接近直线，但又不致于柔性推针(7)难以推进和取出，在本实施例所述的渐开线的展开角设为360度。

图示中的刚模上设有定位的导柱(9)和定位孔(10)用于合模定位。当上下模分开，中梁部件从定型端分模取出。

如图5所示，用于前述制造工艺的设备还包括一设在钢模的入口端(5)所在的立侧面的导管(11)，以及一柔性推针(7)和一刚性推针(8)。导管用于引导和约束柔性推针以使其能推进钛镍合金线段进入曲线型的热弯通道；柔性推针与刚性推针焊接连接或套接连接；刚性推针使得易于推进或取出柔性推针。

在本实施例，设置所述的热弯通道的曲率渐变近似一渐开线的曲率渐变，有益于进一步减弱钛镍合金线段在产生形变时在垂直于应变方向的突变应力。在其它实施例，根据不同的记忆合金材料或者热处理工艺，也可以设置所述的热弯通道的曲率渐变遵循其它的渐变规律。

在本实施例采用上下模的方式组合而成所述的钢模(1)。在其它实施例所述钢模也可以采用在小曲率的部分内外分模，加上在大曲率的部分用活动芯模的方式组合而成所述的钢模，从而制作出所述的曲率渐变的曲线型的热弯通道。

实施例二：

将直径为

含Ti的原子比为50.7％的钛-镍形状记忆合金线材，下料成长度为30mm的线段，清洗，滚筒，在750℃热处理25分钟，水冷，滚筒，再450℃度热处理20分钟，在400℃将合金线段推入如实施一所述的钢模内的曲率由小至大逐渐变化的热弯通道入口端，7～8秒推到所述热弯通道定形端，在钢模定形端中冷却至200℃度以下出模。钢模模温保持在150℃。

该出模后的中梁部件经连接丝通后与眼镜框焊接，制成的眼镜架可顺利通过如前所述的测试，并且可作出变形更大的弯曲和扭曲，超弹性表现极佳。

Claims (6)

1.一种钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件的制造工艺，包括下料、清洗、滚筒、热处理等工序，其特征在于：将经过热处理的钛镍合金线段，在300℃～400℃下推入一钢模内的曲率由小至大渐进变化的热弯通道的入口端，3～8秒推到所述热弯通道的定形端，在钢模定型端中冷却至200℃以下出模；所述的热弯通道是形成在一钢模内的一截面为圆孔其圆孔直径比钛镍合金线段直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道，入口端曲率较小而定型端曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的曲率；所述的钢模模温保持在100℃～150℃。 

2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于：将直径为

，含Ti的原子比为43.7％的钛-镍形状记忆合金线材，下料成长度为30mm的线段，在420℃热处理25分钟，在300℃将钛镍合金线段推入所述的热弯通道入口端，3～4秒推至所述热弯通道定形端，在钢模定形端中冷却至150℃以下出模，钢模模温保持在100℃。 

3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于：将直径为

，含Ti的原子比为50.7％的钛-镍形状记忆合金线材，下料成长度为30mm的线段，在750℃热处理25分钟，水冷，滚筒，再450℃度热处理20分钟，在400℃将钛镍合金线段推入所述的热弯通道入口端，7～8秒推到所述热弯通道定形端，在钢模定形端中冷却至200℃度以下出模，钢模模温保持在150℃。 

4.一种用于权利要求1或2或3所述的钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件制造工艺的设备，其特征在于： 

包括一内设有热弯通道的钢模，所述的热弯通道为一截面为圆孔而其圆孔直径比合金线料直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道；所述的定型端的曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的曲率，而入口端的曲率较小接近直线；所述的中梁部件能从定型端分模出；

还包括一设在钢模的入口端所在的立侧面的导管，以及一柔性推针和一刚 性推针，导管用于引导和约束柔性推针以使其能推进合金线段进入曲线型的热弯通道，柔性推针与刚性推针焊接连接或套接连接，刚性推针使得易于推进或取出柔性推针。 

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：设置所述的热弯通道的曲率渐变近似一渐开线的曲率渐变，即：热弯通道的中心曲线为一渐开线，所述的渐开线的基圆半径等于或接近镜架要求的中梁部件的弯曲半径，且将该渐开线的起始段与所述定型端的中心曲线圆滑连接。 

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述的钢模分为上下两半，在上下两半各设有所述的热弯通道的一半，即上下两半各设有半圆截面的曲线槽，上下两半合模而形成所述的热弯通道。 

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