CN111745031A - 一种通过蒸发金属箔材实现的微成形制造工艺 - Google Patents

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    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
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Abstract

本发明公开了一种微成形制造工艺,通过电容器(4)放电产生电流，使电流通过电路中的金属箔材(5)并对它进行加热,当金属箔材(5)的温度达到蒸发点并被蒸发后，产生的气体和等离子体向外膨胀，提供瞬时压力。金属箔材(5)蒸发产生的气体和等离子体直接冲击在绝缘板(6)上，使绝缘板(6)和微小工件(7)同时发生形变。本发明所述工艺的压力来源于蒸发金属箔材(5)产生的气体和等离子体，从而替代了目前微成形工艺中使用的微型冲头。根据凹模(8)的不同形式，蒸发金属箔材(5)可以实现不同的微小零件的制造工艺，包括拉深、冲裁、弯曲、压印、挤压、墩粗和胀形工艺过程，具有广泛的应用前景。

Description

一种通过蒸发金属箔材实现的微成形制造工艺
技术领域
本发明属于材料加工领域，具体涉及一种通过蒸发金属箔材实现的微成形制造工艺。
背景技术
目前，微塑性成形技术是材料加工领域中制造微小零部件的主要方法，主要用于制造毫米级和微毫米级的微型零件。它的优点包括：(1)零部件的力学性能好；(2)热稳定性好；(3)生产效率高；(4)生产成本低。微成形制造技术的应用主要是电子产品和医疗器械的零部件生产，包括引线框架，电视机电子枪的微型杯件等。微成形的主要方法包括：拉深、冲裁、弯曲、挤压、墩粗、胀形等。它们所使用的成形工具主要包括三个部分：(1)微型冲头；(2)压边装置；(3)微型凹模。但是在微成形的实际应用过程中，微型冲头的制造往往是一个棘手的问题。由于尺寸过小，微型冲头的精度往往难以保证。此外，微型冲头和微型凹模的对中也是需要克服的一个技术难点。微型冲头和微型凹模在位置上的偏差往往导致生产零部件的尺寸精度的降低，直接导致微成形零部件的不合格。因此，微型冲头的加工以及它与微型凹模的对中，是目前微成形技术发展的一个主要瓶颈。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种通过蒸发金属箔材实现的微成形制造工艺。该种微成形方法不需要加工微型冲头，从而解决了微成形工艺中冲头加工难及冲头和凹模难对中的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种微成形制造工艺，其特征在于利用蒸发箔材产生的气体和等离子体压力以进行微小零部件的加工，包括以下步骤：
通过电容器放电产生电流，电流流经电路中的金属箔材；
产生的电流使金属箔材的温度升高，直至达到其蒸发点，最终使得金属箔材蒸发；
金属箔材蒸发产生的气体和等离子体向外膨胀，提供瞬时压力，对微小工件进行成形，其中，金属箔材与微小工件之间设置有绝缘板，使得金属箔材蒸发后产生的气体和等离子体与微小工件彼此隔开，金属箔材在最下面，绝缘板在金属箔材上面，微小工件在绝缘板上面，金属箔材蒸发产生的气体和等离子体直接冲击在所述绝缘板上，使绝缘板与微小工件同时发生形变，所得微小工件至少在一个维度的尺寸小于1mm。
优选地，所述金属箔材的材质可以为铝、铜、镁、银、钢、铁、锂、金几种材质中的任意一种。
优选地，所述绝缘板材料为聚氨酯，硬度范围是：50Shore A-90Shore A,下基板材料为陶瓷。
优选地，所述电容器(4)的充电能范围是100J-20kJ,产生的电流幅值范围是：1kA-150kA。
本发明的有益效果是：在成形过程中施加的压力来自于金属箔材蒸发的气体和等离子体，因此替代了常规微成形工艺中使用的微型冲头，同时，解决了常规微成形工艺中微型冲头与凹模之间难对中的技术难题，并降低了微成形制造技术的成本。
附图说明
图1是本发明的电路原理图，
图2是本发明的模具构造图，
图3是本发明的完整构造图，其中，
1.电感器，2.开关，3.电阻器，4.电容器，5.金属箔材，6.绝缘板，7.工件，8.凹模，9.下基板，10.上基板，11.螺栓，12.螺栓。
具体实施方式
现结合附图，对本发明内容及其具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，金属箔材(5)的两端与电路相连接，形成一个完整的回路。当电容器(4)放电后，产生的电流通过金属箔材(5)，从而对它进行加热。金属箔材(5)的温度逐渐升高，当它的温度达到蒸发点时，金属箔材(5)被完全蒸发。如图2所示，金属箔材(5)蒸发后，产生的气体向外膨胀，直接冲击到绝缘板(6)上，绝缘板(6)的作用是将产生的气体与工件(7)隔开，避免工件(7)的表面被产生的气体灼烧。工件(7)受到气体压力的作用，发生形变，材料向凹模(8)的型腔流动并进行填充，最终工件(7)获得凹模(8)型腔的几何形状。在上基板(10)与下基板(9)之间，利用螺栓进行连接，从而将中间部位的成形模块进行固定。
本发明的一种具体实施方式是进行微压印成形实验，将铝箔材与电路进行连接，当电容器(4)放电后，产生的电流对铝箔材进行加热，铝箔材蒸发，产生的气体冲击绝缘板(6)，绝缘板(6)与微小工件(7)同时发生材料流动，微压印凹模(8)放置在微小工件(7)上面，微小工件(7)的材料流向微压印凹模(8)的型腔，获得微压印凹模(8)的几何形状,该工艺可以在微型工件(7)表面印上字母、花纹图案。
本发明的另一种具体实施方式是进行微拉深成形实验，将铝箔材与电路进行连接，当电容器(4)放电后，产生的电流对铝箔材进行加热，铝箔材蒸发，产生的气体冲击绝缘板(6)，绝缘板(6)与微小工件(7)同时发生材料流动，微拉深凹模(8)放置在微小工件(7)上面，微小工件(7)的材料流向微拉深凹模(8)的型腔，获得微拉深凹模(8)的几何形状，该工艺可以制造微小杯形件。
本发明的再一种具体实施方式是进行微弯曲成形实验，将铝箔材与电路进行连接，当电容器(4)放电后，产生的电流对铝箔材进行加热，铝箔材蒸发，产生的气体冲击绝缘板(6)，绝缘板(6)与微小工件(7)同时发生材料流动，微拉深凹模(8)放置在微小工件(7)上面，微小工件(7)的材料流向微拉深凹模(8)的型腔，获得微拉深凹模(8)的几何形状，该工艺可以制造具有一定弯折角度的微小零部件。
最后需要说明的是，以上仅为本案的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本案的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本案揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本案的保护范围之内。本案的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.微成形制造工艺，其特征在于利用蒸发箔材产生的气体和等离子体压力进行微小零部件的加工，包括以下步骤：
电容器(4)放电产生电流，电流流经电路中的金属箔材(5)；
产生的电流使金属箔材(5)的温度升高，直至达到其蒸发点，最终使得金属箔材(5)蒸发；
金属箔材(5)蒸发产生的气体和等离子体向外膨胀，提供瞬时压力，对微小工件进行成形，其中，金属箔材(5)与微小工件(7)之间设置有绝缘板(6)，使得金属箔材(5)蒸发后产生的气体和等离子体与微小工件(7)彼此隔开，金属箔材(5)在最下面，绝缘板(6)在金属箔材(5)上面，微小工件(7)在绝缘板(6)上面，金属箔材(5)蒸发产生的气体和等离子体直接冲击在所述绝缘板(6)上，使绝缘板(6)与微小工件(7)同时发生形变，所得微小工件至少在一个维度的尺寸小于1mm。
2.根据权利要求1所述的微成型制造工艺，其特征在于，所述金属箔材(5)的材质可以为铝、铜、镁、银、钢、铁、锂、金几种材质中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的微成型制造工艺，其特征在于，所述绝缘板材料为聚氨酯，硬度范围是：50Shore A-90 Shore A，下基板材料为陶瓷。
4.根据权利要求1所述的微成型制造工艺，其特征在于，所述电容器(4)的充电能范围是100J-20kJ，产生的电流幅值范围是：1kA-150kA。
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US6085562A (en) * 1998-08-17 2000-07-11 The Ohio State University Hybrid matched tool forming methods
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