CN114260351A - 一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置和方法，其中，所述模压成形装置包括上模座和下模座，所述上模座与所述下模座之间设有阵列微结构模压成形组件，所述阵列微结构模压成形组件包括垂直排气通道，所述上模座内设有水平强制排气通道，所述水平强制排气通道的中部位置底部均布有若干上模座排气孔，所述垂直排气通道与若干所述上模座排气孔相连通。本发明通过设置带有垂直排气通道的阵列微结构模压成形组件和带有水平强制排气通道的上模座，可确保排出模压成形时卡在分块凸模内的气体，有效解决大面级多尺度阵列微结构在模压成形过程中难以填充坯料以及排气困难的技术问题，可实现大面积多尺度阵列微结构的低成本批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及模压成形装置技术领域，尤其涉及一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置和方法。
背景技术
在材料表面制备出不同尺度、形貌的微结构，可调控表面润湿性，强化冷凝/沸腾传热，改善表面减阻防污性能，防腐保护等，因此，大面积多尺度阵列微结构功能表面在航空航天、微电子、新能源、军工等领域具备极大的应用前景和战略价值。然而，目前采取微机械、激光微纳加工等手段在材料表面制备微结构，特别是加工多尺度阵列微结构的难度大，成本极高、效率低，且无可量产技术手段。微压印作为一种塑性微成形工艺，可利用凹模/凸模上的微结构复制到待加工材料表面，具备工艺简单、节约成本、材料利用率高，加工精度高等优势。但现有微压印技术方案多局限于成形小面积范围内的二维微通道表面，随着航空航天、核电军工等领域的发展，迫切需要突破更复杂的大面积、三维多尺度阵列微结构功能表面制造中存在的排气困难、成形结构难以填充等技术难题。现有借助于槽道阵列微结构冲头采用分布式微压印技术可在铝、铜、镁及其合金等材料表面制备出槽道阵列微结构，高效低成本地实现了槽道阵列微结构的低成本、高效制备，但该现有技术的微结构为二维槽道，不能满足更高的航天军工等领域元器件、部件高热流排散、大面积减阻防污等技术需求。
发明内容
为解决现有微模压成形装置及方法存在的上述技术问题，本发明提供了一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置和方法。
本发明提供的一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，包括上模座和下模座，所述上模座与所述下模座之间设有阵列微结构模压成形组件，所述阵列微结构模压成形组件包括垂直排气通道，所述上模座内设有水平强制排气通道，所述水平强制排气通道的中部位置底部均布有若干上模座排气孔，所述垂直排气通道与若干所述上模座排气孔相连通。
本发明通过设置带有垂直排气通道的阵列微结构模压成形组件和带有水平强制排气通道的上模座，可确保排出模压成形时卡在分块凸模内的气体，有效解决大面级多尺度阵列微结构在模压成形过程中难以填充坯料以及排气困难的技术问题，可实现大面积多尺度阵列微结构的低成本批量生产。
进一步地，所述水平强制排气通道采用水平高压吹气排气通道，所述水平高压吹气排气通道的两端均装有气嘴，其中一端的所述气嘴外接空压机，另一端通向大气环境。
本发明通过设置带有垂直排气通道的阵列微结构模压成形组件和带有水平高压吹气排气通道的上模座，可确保排气顺畅，有效解决现有大面级多尺度阵列微结构模压成形填充及排气困难的技术问题，可实现大面积多尺度阵列微结构的低成本批量生产。
进一步地，所述水平强制排气通道采用水平真空吸气排气通道，所述水平真空吸气排气通道的两端均装有气嘴，其中一端的所述气嘴外接真空泵，另一端的所述气嘴处装有气堵。
本发明通过设置带有垂直排气通道的阵列微结构模压成形组件和带有水平真空吸气排气通道的上模座，可确保排气顺畅，有效解决现有大面级多尺度阵列微结构模压成形填充及排气困难的技术问题，可实现大面积多尺度阵列微结构的低成本批量生产。
进一步地，所述阵列微结构模压成形组件还包括成形部件和加热元件，所述成形部件包括分块凸模和凹模，所述加热元件包括加热圈和加热棒，所述下模座的顶部装有下隔热板，所述下隔热板的顶部装有所述凹模，所述凹模的中部设有凹模型腔，在所述凹模型腔下方的所述凹模内部均布有若干所述加热棒，所述凹模的顶部装有凸模固定板，在环绕所述凸模固定板的内部均布有若干所述加热圈，所述加热圈的上下两端均装有隔热垫，所述凸模固定板的中部设有T形通孔，所述T形通孔内装有所述分块凸模，所述分块凸模的顶部中间位置装有排气块，在环绕所述排气块以及所述凸模固定板的顶部装有固定板，所述固定板的顶部与所述上模座的底部之间装有上隔热板，所述上隔热板的中部位置均布有若干上隔热板排气通道，若干所述上隔热板排气通道与若干所述上模座排气孔相连通。
本发明通过采用将加热元件分别内置于凹模和凸模固定板的原位加热一体化结构，可实现坯料在模具上的直接加热，同时可取消现有成形设备上为加热模具上的坯料而单独设置的加热窗口，坯料放入模具里不需要转移就可实现加热。通过设置隔热垫和上隔热板，可有效避免阵列微结构模压成形组件中的非成形部分结构过热。
所述成形部件用于成形多尺度阵列微结构功能表面，所述加热元件用于对成形件施加温度场，降低多尺度阵列微结构的变形抗力。
进一步地，所述阵列微结构模压成形组件还包括导柱导套组合件，在所述上模座的底部周边与所述下模座的顶部周边之间均布有若干所述导柱导套组合件。
本发明通过设置若干所述导柱导套组合件，可顺利实现精准合模、压膜和脱模，确保阵列微结构的模压成形精度。
进一步地，所述分块凸模包括凸模芯块和凸模套，所述凸模套内装有所述凸模芯块，所述凸模芯块的下部设有若干阵列微结构凹腔，沿若干所述阵列微结构凹腔的顶部垂直方向向上延伸至所述凸模芯块的顶部设有若干阵列微结构凹腔排气孔，在所述排气块的垂直方向上均布有若干排气块气体通道，所述排气块的底部设有若干一字形沟槽，所述固定板的中部位置均布有若干固定板排气通道，所述阵列微结构凹腔的顶部与所述阵列微结构凹腔排气孔相连通，所述阵列微结构凹腔排气孔与所述一字形沟槽相连通，所述排气块气体通道与所述固定板排气通道相连通，所述固定板排气通道与所述上隔热板排气通道相连通。
本发明设置的相互连通的垂直排气通道和水平强制排气通道的排气路线为：凸模芯块下部的若干阵列微结构凹腔→凸模芯块上的若干阵列微结构凹腔排气孔→排气块底部的若干一字形沟槽→排气块垂直方向上的若干排气块气体通道→固定板中部位置的若干固定板排气通道→上隔热板中部位置的若干上隔热板排气通道→上模座中部位置的若干所述上模座排气孔→上模座内部的水平强制排气通道→通过外接真空泵进行真空吸气排气或通过外接空压机进行高压吹气排气。
进一步地，所述阵列微结构凹腔的外形采用金字塔形微结构凹腔。
本发明通过设置阵列微结构凹腔用于成形阵列微结构，成形阵列微结构优选采用金字塔形微结构。
进一步地，所述金字塔形微结构凹腔采用四层金字塔形微结构凹腔。
进一步地，所述分块凸模由所述凸模芯块与所述凸模套拼接而成，采用铬钼钒合金模具钢经电火花成型加工和精密研磨制成。
本发明提供的一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形方法，应用于上述优选方案中任一项所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，包括以下步骤：
微模压坯料准备：加工得到尺寸与模具相匹配的坯料，对所述坯料进行机械抛光及电解抛光，以保持所述坯料的表面光滑平整；
选定微模压成形设备：成形压力机吨位根据成形材料强度选择；
装配所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置：将所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置安装在所述成形压力机上，并保证装配不发生干涉；
制定微模压工艺实施条件：将所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置外接空压机或真空泵，保证所述成形材料在成形过程中顺利排气，根据所述成形材料选择微模压的成形温度及脱模温度，通过加热圈和加热棒对所述坯料施加均匀温度场，保证成形质量并有效减少微模压载荷，设置所述成形压力机包括工作载荷、下压速度和保压时间在内的工作参数，并根据成形材料及成形温度选择合适的润滑方式；
成形多尺度阵列微结构功能表面：将所述坯料温度加热到设定温度，并保温5分钟，保持温度波动不超过±2℃，按照设定的模压压力和成形速度开始成形微结构表面，并打开空压机或真空泵将型腔内的热气体排出，成形完成后关闭加热模块保压一段时间，当温度降至预设的脱模温度后进行脱模，至此完成多尺度阵列微结构功能表面制备。
附图说明
图1为本发明带有水平高压吹气排气通道的一优选实施例的剖视图。
图2为本发明带有水平真空吸气排气通道的一优选实施例的剖视图。
图3为本发明中分块凸模一优选实施例的立体图。
图4为本发明图3所示实施例的俯视图。
图5为本发明图4所示实施例中A-A向剖视图。
图6为本发明图3所示实施例的仰视立体图。
图7为本发明图6中区域I的局部立体放大图。
图8为本发明图7中阵列微结构凹腔的立体放大图。
图9为本发明图5所示实施例的放大图。
图10为本发明图9所示实施例的仰视图。
图11为本发明图1或图2所示实施例中排气块一优选实施例的立体图。
图12为本发明图11所示实施例的主视图。
图13为本发明图11所示实施例的仰视图。
附图标记说明：
1-上隔热板；2-固定板；3-分块凸模；3.1-凸模芯块；3.1.1-阵列微结构凹腔；3.1.2-阵列微结构凹腔排气孔；3.2-凸模套；4-凸模固定板；5-加热圈；6-成形件；7-下隔热板；8-下模座；9-加热棒；10-导柱导套组合件；11-凹模；12-隔热垫；13-排气块；13.1-一字形沟槽；13.2-排气块气体通道；14-上模座；15-气嘴；16-气堵。
具体实施方式
为使本发明上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图1-13对本发明的具体实施例做详细说明。
在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
为解决现有微模压成形装置及方法存在的上述技术问题，本发明提供了一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置和方法。
所述大面积是指本成形装置针对面积≥100cm2的微结构功能表面的微模压成形。所述阵列微结构是指单个独立微结构的尺度≤1mm，对于微模压成形，一般尺度在几十至几百微米之间。所述跨尺度是指面积≥100cm2的微结构与尺度≤1mm的单个独立微结构之间的尺度范围跨度大。
本发明所涉及的多尺度阵列微结构与现有微槽结构不同，本成形装置需解决因模具型腔内气体无法排出，尤其在高温成形时的密闭空间内气压会更大，更易导致多尺度阵列微结构难以填充，因此需要设置强制排气通道。
本发明提供的一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，如图1、2所示，包括上模座14和下模座8，所述上模座14与所述下模座8之间设有阵列微结构模压成形组件，所述阵列微结构模压成形组件包括垂直排气通道，所述上模座14内设有水平强制排气通道，所述水平强制排气通道的中部位置底部均布有若干上模座排气孔，所述垂直排气通道与若干所述上模座排气孔相连通。
本发明通过设置带有垂直排气通道的阵列微结构模压成形组件和带有水平强制排气通道的上模座14，可确保排出成形时卡在分块凸模3内的气体，有效解决大面级多尺度阵列微结构在模压成形过程中难以填充坯料以及排气困难的技术问题，可实现大面积多尺度阵列微结构的低成本批量生产。
具体地，如图1所示，所述水平强制排气通道采用水平高压吹气排气通道，所述水平高压吹气排气通道的两端均装有气嘴15，其中一端的所述气嘴15外接空压机，另一端通向大气环境。
本发明通过设置带有垂直排气通道的阵列微结构模压成形组件和带有水平高压吹气排气通道的上模座14，可确保排气顺畅，有效解决大面级多尺度阵列微结构在模压成形过程中难以填充坯料以及排气困难的技术问题，可实现大面积多尺度阵列微结构的低成本批量生产。
具体地，如图2所示，所述水平强制排气通道采用水平真空吸气排气通道，所述水平真空吸气排气通道的两端均装有气嘴15，其中一端的所述气嘴15外接真空泵，另一端的所述气嘴15处装有气堵16。
本发明通过设置带有垂直排气通道的阵列微结构模压成形组件和带有水平真空吸气排气通道的上模座14，可确保排气顺畅，有效解决大面级多尺度阵列微结构在模压成形过程中难以填充坯料以及排气困难的技术问题，可实现大面积多尺度阵列微结构的低成本批量生产。
具体地，如图1、2所示，所述阵列微结构模压成形组件还包括成形部件和加热元件，所述成形部件包括分块凸模3和凹模11，所述加热元件包括加热圈5和加热棒9，所述下模座8的顶部装有下隔热板7，所述下隔热板7的顶部装有所述凹模11，所述凹模11的中部设有凹模型腔，在所述凹模型腔下方的所述凹模11内部均布有若干所述加热棒9，所述凹模11的顶部装有凸模固定板4，在环绕所述凸模固定板4的内部均布有若干所述加热圈5，所述加热圈5的上下两端均装有隔热垫12，所述凸模固定板4的中部设有T形通孔，所述T形通孔内装有所述分块凸模3，所述分块凸模3的顶部中间位置装有排气块13，在环绕所述排气块13以及所述凸模固定板4的顶部装有固定板2，所述固定板2的顶部与所述上模座14的底部之间装有上隔热板1，所述上隔热板1的中部位置均布有若干上隔热板排气通道，若干所述上隔热板排气通道与若干所述上模座排气孔相连通。
本发明通过采用将加热元件分别内置于凹模11和凸模固定板4的原位加热一体化结构，可实现坯料在模具上的直接加热，同时可取消现有成形设备上为加热模具上的坯料而单独设置的加热窗口，坯料放入模具里不需要转移就可实现加热。通过设置隔热垫12和上隔热板1，可有效避免阵列微结构模压成形组件中的非成形部分结构过热。
所述成形部件用于成形多尺度阵列微结构功能表面，所述加热元件用于对成形件6施加温度场，降低多尺度阵列微结构的变形抗力。
具体地，如图1、2所示，所述阵列微结构模压成形组件还包括导柱导套组合件10，在所述上模座14的底部周边与所述下模座8的顶部周边之间均布有若干所述导柱导套组合件10。
本发明通过设置若干所述导柱导套组合件10，可顺利实现精准合模、压膜和脱模，确保阵列微结构的模压成形精度。
具体地，如图1-13所示，所述分块凸模3包括凸模芯块3.1和凸模套3.2，所述凸模套3.2内装有所述凸模芯块3.1，所述凸模芯块3.1的下部设有若干阵列微结构凹腔3.1.1，沿若干所述阵列微结构凹腔3.1.1的顶部垂直方向向上延伸至所述凸模芯块3.1的顶部设有若干阵列微结构凹腔排气孔3.1.2，在所述排气块13的垂直方向上均布有若干排气块气体通道13.2，所述排气块13的底部设有若干一字形沟槽13.1，所述固定板2的中部位置均布有若干固定板排气通道，所述阵列微结构凹腔3.1.1的顶部与所述阵列微结构凹腔排气孔3.1.2相连通，所述阵列微结构凹腔排气孔3.1.2与所述一字形沟槽13.1相连通，所述排气块气体通道13.2与所述固定板排气通道相连通，所述固定板排气通道与所述上隔热板排气通道相连通。
本发明设置的相互连通的垂直排气通道和水平强制排气通道的排气路线为：凸模芯块3.1下部的若干阵列微结构凹腔3.1.1→凸模芯块3.1上的若干阵列微结构凹腔排气孔3.1.2→排气块13底部的若干一字形沟槽13.1→排气块13垂直方向上的若干排气块气体通道13.2→固定板2中部位置的若干固定板排气通道→上隔热板1中部位置的若干上隔热板排气通道→上模座14中部位置的若干所述上模座排气孔→上模座14内部的水平强制排气通道→通过外接真空泵进行真空吸气排气或通过外接空压机进行高压吹气排气。
具体地，如图5、7-9所示，所述阵列微结构凹腔3.1.1的外形采用金字塔形微结构凹腔。
本发明通过设置阵列微结构凹腔3.1.1用于成形阵列微结构，成形阵列微结构优选采用金字塔形微结构。
具体地，如图9所示，所述金字塔形微结构凹腔采用四层金字塔形微结构凹腔。
具体地，所述分块凸模3由所述凸模芯块3.1与所述凸模套3.2拼接而成，采用铬钼钒合金模具钢经电火花成型加工和精密研磨制成。
本发明采用的水平高压吹气排气方式和水平真空吸气排气方式之间可根据实际需要快速更换。
本发明提供的一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形方法，应用于上述实施例中任一项所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，包括以下步骤：
微模压坯料准备：加工得到尺寸与模具相匹配的坯料，对所述坯料进行机械抛光及电解抛光，以保持所述坯料的表面光滑平整；
选定微模压成形设备：成形压力机吨位根据成形材料强度选择；
装配所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置：将所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置安装在所述成形压力机上，并保证装配不发生干涉；
制定微模压工艺实施条件：将所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置外接空压机或真空泵，保证所述成形材料在成形过程中顺利排气，根据所述成形材料选择微模压的成形温度及脱模温度，通过加热圈5和加热棒9对所述坯料施加均匀温度场，保证成形质量并有效减少微模压载荷，设置所述成形压力机包括工作载荷、下压速度和保压时间在内的工作参数，并根据成形材料及成形温度选择合适的润滑方式；
成形多尺度阵列微结构功能表面：将所述坯料温度加热到设定温度，并保温5分钟，保持温度波动不超过±2℃，按照设定的模压压力和成形速度开始成形微结构表面，并打开空压机或真空泵将型腔内的热气体排出，成形完成后关闭加热模块保压一段时间，当温度降至预设的脱模温度后进行脱模，至此完成多尺度阵列微结构功能表面制备。
虽然本发明披露如上技术方案，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，均可对上述技术方案作各种变形与修改，本发明保护范围以权利要求书限定范围为准。
Claims (10)
1.一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，包括上模座(14)和下模座(8)，所述上模座(14)与所述下模座(8)之间设有阵列微结构模压成形组件，所述阵列微结构模压成形组件包括垂直排气通道，所述上模座(14)内设有水平强制排气通道，所述水平强制排气通道的中部位置底部均布有若干上模座排气孔，所述垂直排气通道与若干所述上模座排气孔相连通。
2.根据权利要求1所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，所述水平强制排气通道采用水平高压吹气排气通道，所述水平高压吹气排气通道的两端均装有气嘴(15)，其中一端的所述气嘴(15)外接空压机，另一端通向大气环境。
3.根据权利要求1所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，所述水平强制排气通道采用水平真空吸气排气通道，所述水平真空吸气排气通道的两端均装有气嘴(15)，其中一端的所述气嘴(15)外接真空泵，另一端的所述气嘴(15)处装有气堵(16)。
4.根据权利要求1所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，所述阵列微结构模压成形组件还包括成形部件和加热元件，所述成形部件包括分块凸模(3)和凹模(11)，所述加热元件包括加热圈(5)和加热棒(9)，所述下模座(8)的顶部装有下隔热板(7)，所述下隔热板(7)的顶部装有所述凹模(11)，所述凹模(11)的中部设有凹模型腔，在所述凹模型腔下方的所述凹模(11)内部均布有若干所述加热棒(9)，所述凹模(11)的顶部装有凸模固定板(4)，在环绕所述凸模固定板(4)的内部均布有若干所述加热圈(5)，所述加热圈(5)的上下两端均装有隔热垫(12)，所述凸模固定板(4)的中部设有T形通孔，所述T形通孔内装有所述分块凸模(3)，所述分块凸模(3)的顶部中间位置装有排气块(13)，在环绕所述排气块(13)以及所述凸模固定板(4)的顶部装有固定板(2)，所述固定板(2)的顶部与所述上模座(14)的底部之间装有上隔热板(1)，所述上隔热板(1)的中部位置均布有若干上隔热板排气通道，若干所述上隔热板排气通道与若干所述上模座排气孔相连通。
5.根据权利要求1所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，所述阵列微结构模压成形组件还包括导柱导套组合件(10)，在所述上模座(14)的底部周边与所述下模座(8)的顶部周边之间均布有若干所述导柱导套组合件(10)。
6.根据权利要求4所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，所述分块凸模(3)包括凸模芯块(3.1)和凸模套(3.2)，所述凸模套(3.2)内装有所述凸模芯块(3.1)，所述凸模芯块(3.1)的下部设有若干阵列微结构凹腔(3.1.1)，沿若干所述阵列微结构凹腔(3.1.1)的顶部垂直方向向上延伸至所述凸模芯块(3.1)的顶部设有若干阵列微结构凹腔排气孔(3.1.2)，在所述排气块(13)的垂直方向上均布有若干排气块气体通道(13.2)，所述排气块(13)的底部设有若干一字形沟槽(13.1)，所述固定板(2)的中部位置均布有若干固定板排气通道，所述阵列微结构凹腔(3.1.1)的顶部与所述阵列微结构凹腔排气孔(3.1.2)相连通，所述阵列微结构凹腔排气孔(3.1.2)与所述一字形沟槽(13.1)相连通，所述排气块气体通道(13.2)与所述固定板排气通道相连通，所述固定板排气通道与所述上隔热板排气通道相连通。
7.根据权利要求6所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，所述阵列微结构凹腔(3.1.1)的外形采用金字塔形微结构凹腔。
8.根据权利要求7所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，所述金字塔形微结构凹腔采用四层金字塔形微结构凹腔。
9.根据权利要求6所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，所述分块凸模(3)由所述凸模芯块(3.1)与所述凸模套(3.2)拼接而成，采用铬钼钒合金模具钢经电火花成型加工和精密研磨制成。
10.一种大面积阵列微结构跨尺度模压成形方法，应用于权利要求1-9中任一项所述的大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置，其特征在于，包括以下步骤：
微模压坯料准备：加工得到尺寸与模具相匹配的坯料，对所述坯料进行机械抛光及电解抛光，以保持所述坯料的表面光滑平整；
选定微模压成形设备：成形压力机吨位根据成形材料强度选择；
装配所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置：将所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置安装在所述成形压力机上，并保证装配不发生干涉；
制定微模压工艺实施条件：将所述大面积阵列微结构跨尺度模压成形装置外接空压机或真空泵，保证所述成形材料在成形过程中顺利排气，根据所述成形材料选择微模压的成形温度及脱模温度，通过加热圈(5)和加热棒(9)对所述坯料施加均匀温度场，保证成形质量并有效减少微模压载荷，设置所述成形压力机包括工作载荷、下压速度和保压时间在内的工作参数，并根据成形材料及成形温度选择合适的润滑方式；
成形多尺度阵列微结构功能表面：将所述坯料温度加热到设定温度，并保温5分钟，保持温度波动不超过±2℃，按照设定的模压压力和成形速度开始成形微结构表面，并打开空压机或真空泵将型腔内的热气体排出，成形完成后关闭加热模块保压一段时间，当温度降至预设的脱模温度后进行脱模，至此完成多尺度阵列微结构功能表面制备。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004288811A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Hitachi Ltd | ナノプリント装置、及び微細構造転写方法 |
| DE10350165A1 (de) * | 2003-10-28 | 2005-06-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Hochtemperatur-Mikroformen und -Mikrofügen von Werkstücken |
| US20080088066A1 (en) * | 2004-12-07 | 2008-04-17 | Ferguson Dennis E | Method Of Molding A Microneedle |
| CN105215246A (zh) * | 2015-11-16 | 2016-01-06 | 上海卫星装备研究所 | 超声振动辅助金属微模压成形装置及其使用方法 |
| CN206840617U (zh) * | 2017-05-17 | 2018-01-05 | 上海华奥精密模具有限公司 | 双色负压注塑模具的排气结构 |
| US20180026378A1 (en) * | 2015-01-19 | 2018-01-25 | Gapwaves Ab | A microwave or millimeter wave rf part realized by die-forming |
| CN109590695A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-09 | 哈尔滨工业大学 | 基于金属钨刻蚀模芯的微压印成形模具装置及方法 |
| CN109647986A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-04-19 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置及方法 |
| CN113084005A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种微小型腔模压过程微观组织与填充性能评价方法 |
-
2021
- 2021-12-23 CN CN202111587533.0A patent/CN114260351B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004288811A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Hitachi Ltd | ナノプリント装置、及び微細構造転写方法 |
| DE10350165A1 (de) * | 2003-10-28 | 2005-06-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Hochtemperatur-Mikroformen und -Mikrofügen von Werkstücken |
| US20080088066A1 (en) * | 2004-12-07 | 2008-04-17 | Ferguson Dennis E | Method Of Molding A Microneedle |
| US20180026378A1 (en) * | 2015-01-19 | 2018-01-25 | Gapwaves Ab | A microwave or millimeter wave rf part realized by die-forming |
| CN105215246A (zh) * | 2015-11-16 | 2016-01-06 | 上海卫星装备研究所 | 超声振动辅助金属微模压成形装置及其使用方法 |
| CN206840617U (zh) * | 2017-05-17 | 2018-01-05 | 上海华奥精密模具有限公司 | 双色负压注塑模具的排气结构 |
| CN109590695A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-09 | 哈尔滨工业大学 | 基于金属钨刻蚀模芯的微压印成形模具装置及方法 |
| CN109647986A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-04-19 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置及方法 |
| CN113084005A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种微小型腔模压过程微观组织与填充性能评价方法 |
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