CN104117677B - 一种金属扇轮的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属扇轮的制造方法，用以解决目前金属扇轮无法以射出方式成型所衍生的各种问题。该金属扇轮的制造方法其包括：将金属粉末与高分子粘结剂混合得到具有流动性的射出材料；将该射出材料以射出成型方式制成扇轮生胚；将该扇轮生胚中的高分子粘结剂脱除以形成扇轮半成品；及对该扇轮半成品进行烧结，使金属成分熔融再冷却成型以获得金属扇轮成品。
Description
技术领域
本发明是关于一种制造扇轮的方法，尤其是一种结构强度高于塑胶扇轮的金属扇轮的制造方法。
背景技术
目前散热风扇的扇轮的材质大致上可区分为塑胶与金属两种，其中，相对于需要由冲压制法成型的金属扇轮，塑胶扇轮能以射出成型的制法成型，具有较小的外型设计限制而被大量地选用。
然而，在电子产品轻薄化的趋势下，其散热风扇的尺寸也有趋于微小的需求；随着扇轮尺寸的减小，小型塑胶扇轮则因为结构强度不足而容易毁损，特别是叶片部分，在组装时易发生碎裂的情况，使得业者纷纷希望能以结构强度较佳的金属扇轮取而代之。但是，纵观目前制造金属扇轮的技术，例如中国台湾公告第I379042号“扇轮结构及其制造方法”、第M376656号“扇叶结构改良”、第M300731号“外旋式马达扇叶构造”、第M331590号“多叶片风扇转子”及第M314506号“风扇平衡结构的改良”等专利案，都是以冲压制法成型金属扇轮，但受限于冲压制法的限制，该现有技术的制造方法不适用外形结构较为复杂而多元的金属扇轮，此外，该现有技术的制造方法也无法制成轮毂与叶片一体成型且壁厚不同的金属扇轮，因此，目前制造金属扇轮的方法仍有加以改善的必要。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种金属扇轮的制造方法，相对于冲压成型的制法，其扇轮成品的外形结构可较为复杂而多元。
本发明的另一目的是提供一种金属扇轮的制造方法，可制成轮毂与叶片一体成型且壁厚不同的金属扇轮。
为达到上述目的，本发明一种金属扇轮的制造方法的技术手段如下：
一种金属扇轮的制造方法，包含：将金属粉末与高分子粘结剂混合得到具有流动性的射出材料；将该射出材料以射出成型方式制成扇轮生胚；将该扇轮生胚中的高分子粘结剂脱除以形成扇轮半成品；及对该扇轮半成品进行烧结，使金属成分熔融再冷却成型以获得金属扇轮成品。
其中，金属粉末与高分子粘结剂的混合比例可以为金属粉末70-95%，高分子粘结剂5-30%。
其中，该高分子粘结剂可以为聚乙烯、聚丙烯或聚氧化乙烯。
其中，该金属粉末可以为铁、铝、铜或金属合金；另外，该金属粉末的粒径最好小于25μm。
其中，该金属粉末最好为能够导磁的金属材料。
其中，该金属粉末与高分子粘结剂混合后，可以另进行加热及搅拌的动作，使该金属粉末与高分子粘结剂均匀混合得到该射出材料。
其中，该扇轮生胚可以通过热分解的方式以脱除该高分子粘结剂；另外，脱除该高分子粘结剂的加热温度为300℃-500℃。
其中，该扇轮生胚可以浸泡于溶剂中以脱除该高分子粘结剂；另外，该溶剂可以为三氯乙烯或水。
其中，该扇轮半成品进行烧结的温度可以为1100℃-1400℃。
据此，相对于冲压成型的制法，本发明金属扇轮的制造方法可借助射出成型手段，使所制得的扇轮成品的外型结构较为复杂而多元；以及，制成的扇轮成品的轮毂与叶片一体成型且壁厚不同。
附图说明
图1是本发明金属扇轮的制造方法的制作流程图。
图2是利用本发明金属扇轮的制造方法制得的一金属扇轮。
图3是图2的金属扇轮的另一视角结构示意图。
【符号说明】
1 金属扇轮 11 轮毂
12 叶片 13 垫块
S1 射出材料制备步骤 S2 射出成型步骤
S3 脱脂步骤 S4 烧结步骤。
具体实施方式
为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
如图1所示，本发明金属扇轮的制造方法是以金属材质制造扇轮，其制造流程包含：射出材料制备步骤S1：将金属粉末与高分子粘结剂混合得到具有流动性的射出材料；射出成型步骤S2：将该射出材料以射出成型方式制成扇轮生胚；脱脂步骤S3：将该扇轮生胚中的高分子粘结剂脱除以形成扇轮半成品；及烧结步骤S4：对该扇轮半成品进行烧结，使金属成分熔融以获得金属扇轮成品。
具体而言，在上述射出材料制备步骤S1中，该射出材料是由金属粉末与高分子粘结剂混合而得，两者的混合比例可以为金属粉末70~95%，高分子黏结剂5~30%，使该射出材料具有流动性以便射出成型；其中，该高分子粘结剂可为聚乙烯、聚丙烯或聚氧化乙烯等高分子化合物，该金属粉末则可为铁、铝、铜或金属合金等材质，且该金属粉末的粒径最好小于25μm，用以在后续工艺中获得较佳的烧结密度。另外，为提升金属粉末与高分子粘结剂的混合均匀度，并确保该射出材料具有适当的流动性，金属粉末与高分子粘结剂混合后，还可以进行加热及搅拌的动作，使金属粉末能均匀地分布在高分子粘结剂之中。另外，当该金属粉末选择为能够导磁的金属材料（例如：铁或含铁合金）时，最后制得的金属扇轮成品可不必在其轮毂的内周面设置封磁件，可由该金属扇轮本身提供封磁的效果，因此能进一步地减少扇轮构件，以实现提升组装效率的效果。
在上述射出成型步骤S2中，该射出材料是通过射出及射入扇轮模具的模穴中，在冷却后成型的所述扇轮生胚。其中，该扇轮生胚包含了轮毂与叶片的部分，且由于该扇轮生胚是通过射出方式成型，因此可具有高形状复杂度、壁厚、高精密度、高量产性等射出成型方法的制造优点；如此，该扇轮生胚的外型设计限制较少，不仅形状可较为复杂，尺寸精度也可以轻易掌握，甚至可使轮毂与叶片一体成型且壁厚不同，只要改变扇轮模具的设计，就能依据需求改变所要成型的该扇轮生胚外型，并于后续工艺加工后得到相对应的金属扇轮成品；此外，借助一体成型制造的扇轮，还可以节省组装轮毂与叶片的成本，并提升扇轮的强度及可靠度。
在上述脱脂步骤S3中，可选择将该扇轮生胚浸泡于溶剂（例如：三氯乙烯或水）中，以利用溶剂淬取（Solvent Extraction）该扇轮生胚中的高分子粘结剂，使高分子粘结剂自该扇轮生胚中脱除，并获得所述扇轮半成品，以使该扇轮半成品可恢复金属材质的刚性及延展性等材料特性。或者，也可以选择将该扇轮生胚置于烧结炉中加热，通过热分解的方式令高分子粘结剂自该扇轮生胚中脱除，以加速该扇轮生胚的热脱脂速率，缩短生产周期；其中，该烧结炉中的加热温度以可热分解该高分子粘结剂的温度为原则，例如为300℃~500℃。
在上述烧结步骤S4中，该扇轮半成品可置于烧结炉中加热，借助高温烧结，使金属成分重新熔融而致密化，以获得所述金属扇轮成品。其中，若前述脱脂步骤S3是将扇轮生胚置于烧结炉中加热以脱除高分子粘结剂，则已脱除高分子粘结剂的扇轮半成品可继续留于该烧结炉中进行该烧结步骤S4；即，该烧结炉可进一步地将炉内温度提升到1100℃~1400℃左右，使该扇轮半成品重新熔融再冷却成型。
如图2及图3所示，其为利用上述制造方法制成的金属扇轮1，该金属扇轮1包含一个轮毂11及数个叶片12，该数个叶片12环设于该轮毂11的外周面，并与该轮毂11一体相连。其中，该轮毂11的壁厚可以大于各该叶片12的壁厚，使该轮毂11具有足够的结构强度以供转轴及磁性件（未示）等构件组装结合；各该叶片12的壁厚可降至0.3mm以下（较佳达0.2mm），本发明所述制造方法可制成壁厚较薄的各该叶片12，进一步减少整体金属扇轮1的材料成本，同时达到使该金属扇轮1轻量化的效果。此外，相对于相同壁厚的塑胶材质叶片，金属材质叶片12的结构强度显然较佳，因此将该金属扇轮1与其他散热风扇构件组装结合时，该金属扇轮1的叶片12将不易发生碎裂的情况，可有效降低扇轮的折损率，避免增加不必要的成本负担。
另外，通过射出方式成型，该金属扇轮1的外型设计限制较少，可较为复杂而多元，如图2所示的金属扇轮1，其制造时还可以同时在轮毂11中成型数个不同于轮毂11高度的垫块13，以便组装磁性件时可调整磁性件的高度；即，该金属扇轮1不必额外通过机械加工的方式铣修各垫块13的高度，可降低该金属扇轮1的制造成本，及提升该金属扇轮1的制造效率。
综上所述，相对于冲压成型的制法，本发明金属扇轮的制造方法可借助射出成型手段，使所制成的扇轮成品的外型结构较为复杂而多元。
本发明金属扇轮的制造方法，可使制得的扇轮成品的轮毂与叶片一体成型且壁厚不同。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施范围；故，凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖之范围内。
Claims (10)
1.一种金属扇轮的制造方法，其特征在于，包含：
a) 将金属粉末与高分子粘结剂混合得到具有流动性的射出材料，金属粉末与高分子粘结剂的混合比例为金属粉末70-95%，高分子粘结剂5-30%，且该金属粉末的粒径小于25μm；
b) 将该射出材料以射出成型方式制成扇轮生胚，该扇轮生胚的轮毂与叶片一体成型且壁厚不同；
c) 将该扇轮生胚中的高分子粘结剂脱除以形成扇轮半成品；及
d) 对该扇轮半成品进行烧结，使金属成分熔融再冷却成型以获得金属扇轮成品，且该金属扇轮成品的各叶片的壁厚为0.3mm以下。
2.如权利要求1所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
该高分子粘结剂为聚乙烯、聚丙烯或聚氧化乙烯。
3.如权利要求1所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
该金属粉末为铁、铝、铜或金属合金。
4.如权利要求1所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
该金属粉末为能够导磁的金属材料。
5.如权利要求1所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
该金属粉末与高分子粘结剂混合后，另进行加热及搅拌的动作，使该金属粉末与高分子粘结剂均匀混合得到该射出材料。
6.如权利要求1所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
该扇轮生胚是通过热分解的方式以脱除该高分子粘结剂。
7.如权利要求6所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
脱除该高分子粘结剂的加热温度为300℃-500℃。
8.如权利要求1所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
该扇轮生胚是浸泡于溶剂中以脱除该高分子粘结剂。
9.如权利要求8所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
该溶剂为三氯乙烯或水。
10.如权利要求1所述的金属扇轮的制造方法，其特征在于：
该扇轮半成品进行烧结的温度为1100℃-1400℃。
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