一種金屬超聲微擠壓成形模具及其微擠壓成形方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微擠壓成形，特別是涉及一種金屬超聲微擠壓成形模具及其微擠壓成形方法。
【背景技術】
[0002]現有將塑性加工工藝用于微型金屬元件制造的金屬微擠壓成形方法很多，均存在不同程度的缺陷，例如剛性沖頭加凹模方法的試件表面摩擦嚴重，尺寸精度低，微型模具易磨損；電阻輔助加熱方法只是升高了材料變形溫度，提高材料在高溫下的成形能力，但零件的尺寸精度和表面質量欠佳；而利用非晶合金微擠壓成形方法，只是在過冷液相區具有超塑性，室溫下塑性變形十分有限，利用半固態合金微擠壓成形方法，受到不便保存和輸送半固態合金的嚴重制約；至于電磁脈沖方法和激光沖擊方法的工藝參數難以穩定，導致材料成形力不穩定。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的一個技術問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種金屬超聲微擠壓成形模具。
[0004]本發明所要解決的另一個技術問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種金屬超聲微擠壓成形方法。
[0005]本發明基于超聲波振動的熱效應，將壓力和高頻振動通過由高分子材料粉末瞬間塑化熔融成半結晶粘流態的介質傳遞到被加工的金屬材料且將其擠入模腔形成金屬微制件。
[0006]本發明的金屬超聲微擠壓成形模具技術問題通過以下技術方案予以解決。
[0007]這種金屬超聲微擠壓成形模具，包括凸模和與所述凸模配套采用的凹模。
[0008]這種金屬超聲微擠壓成形模具的特點是:
[0009]所述凸模的前端是階梯型結構的超聲沖頭。
[0010]所述凸模的尾端設有由超聲波發生器觸動的換能器，以及下端與換能器采用螺紋連接、上端與凸模采用螺紋連接的變幅桿。
[0011]所述凹模由螺紋連接的下板和上壓板組成。
[0012]所述下板的中部設有下板固定腔。
[0013]所述下板固定腔中依次從下至上嵌入凹模工作帶薄板與凹模導向孔薄板，在凹模導向孔薄板的中部形成可供金屬坯件置入的凹模導向孔，對應在凹模工作帶薄板的中部形成與凹模導向孔同軸設置且可供金屬坯件壓入成形的凹模工作帶孔。
[0014]所述下板固定腔的長度、寬度和高度分別為10mm、1mm和2mm。
[0015]所述凹模導向孔薄板和凹模工作帶薄板的厚度均為不大于1.0mm。
[0016]所述凹模工作帶孔的孔徑小于凹模導向孔的孔徑。
[0017]所述凹模工作帶孔的孔徑不大于Φ0.5mm。
[0018]所述上壓板的中部設有與凹模導向孔同軸的上導向穿孔和孔徑小于上導向穿孔的下導向穿孔，所述下導向穿孔用于放入EVA塑料粉末，所述凸模前端的超聲沖頭下壓時，所述下導向穿孔側壁與超聲沖頭的外周的間隙為0.5mm?1.0mm。
[0019]所述凹模中的凹模導向孔薄板和凹模工作帶薄板的制作，是將先用電火花切割機切出圓形凹模工作帶孔的凹模工作帶薄板嵌入下板固定腔中，再在凹模工作帶薄板的上面將用電火花切割機切出圓形的凹模導向孔的凹模導向孔薄板嵌入下板固定腔中層疊固定。
[0020]本發明的金屬超聲微擠壓成形方法技術問題通過以下技術方案予以解決。
[0021]這種金屬超聲微擠壓成形方法，采用上述金屬超聲微擠壓成形模具。
[0022]這種金屬超聲微擠壓成形方法的特點是:
[0023]依次有以下步驟:
[0024]I)將金屬坯件裝入凹模的型腔中；
[0025]2)將乙稀-醋酸稀共聚物(Ethylene Vinyl Acetate,縮略詞為EVA)塑料粉末裝入凹模的型腔中；
[0026]3)合模擠壓；
[0027]4)分離開模；
[0028]5)取出成形的微制件。
[0029]本發明的金屬超聲微擠壓成形方法技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決。
[0030]所述步驟I)的將金屬坯件裝入凹模的型腔中，是將金屬坯件裝入凹模的下板固定腔中的凹模導向孔薄板中部的凹模導向孔中，裝入后金屬坯件外周與凹模導向孔側壁的間隙為 0.02mm ?0.05mm。
[0031]所述步驟2)的將EVA塑料粉末裝入凹模型腔中，是將EVA塑料粉末裝入凹模的上壓板的中部的下導向穿孔中。
[0032]所述步驟3)的合模擠壓，是在凸模的超聲沖頭開始接觸EVA塑料粉末時，開啟超聲波發生器，EVA粉末瞬時塑化成EVA粘流態介質，超聲沖頭的壓力和振動通過EVA粘流態介質傳遞到金屬坯件。
[0033]所述步驟3)的合模擠壓的合模壓力至少為0.5MPa。
[0034]所述步驟3)開啟的超聲波發生器的運行參數為:縱向振動，頻率為20kHz、振幅為18 μ m ?27 μ m。
[0035]所述步驟4)的分離開模，是在凸模的超聲沖頭開始脫離EVA粘流態介質回升時，關閉超聲波發生器，EVA粘流態介質凝固。
[0036]所述步驟5)的取出成形的微制件，是將成形的微制件從凹膜工作帶孔中取出后剝離其表面凝固的EVA介質。
[0037]本發明與現有技術相比的有益效果是:
[0038]本發明的微擠壓超聲頭和凹模間隙均勻，材料變形均勻，成形件晶粒細化，可以減小模具與微變形的工件間的摩擦和應力，既降低對微型模具的磨損，又提高成形極限，以及微制件的表面質量和尺寸精度。
【附圖說明】
[0039]圖1是本發明【具體實施方式】的凸模的結構示意圖；
[0040]圖2是與圖1的凸模配套采用的凹模的結構示意圖；
[0041]圖3是本發明【具體實施方式】的紫銅零件試樣的原始金相組織圖；
[0042]圖4是本發明【具體實施方式】一擠壓后零件的外型圖；
[0043]圖5是圖4擠壓后零件的金相組織圖；
[0044]圖6是本發明【具體實施方式】二擠壓后零件的外型圖；
[0045]圖7是圖6擠壓后零件的金相組織圖；
[0046]圖8是本發明【具體實施方式】三擠壓后零件的外型圖；
[0047]圖9是圖8擠壓后零件的金相組織圖；
[0048]圖10是本發明【具體實施方式】四擠壓后零件的外型圖；
[0049]圖11是圖10擠壓后零件的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0050]下面結合【具體實施方式】并對照附圖對本發明進行說明。
[0051]【具體實施方式】一
[0052]一種如圖1?3、4、5所示的金屬超聲微擠壓成形模具用于微擠壓成形高徑比為
2.02、直徑為Φ0.5mm的紫銅微制件。
[0053]本發明【具體實施方式】一的成形模具包括凸模3和與凸模3配套采用的凹模4。
[0054]凸模3的前端是階梯型結構的超聲沖頭31。
[0055]凸模3的尾端設有由超聲波發生器觸動的換能器1，以及下端與換能器I采用螺紋連接、上端與凸模3采用螺紋連接的變幅桿2。
[0056]凹模4由螺紋連接的下板42和上壓板41組成。
[0057]下板42的中部設有下板固定腔421，下板固定腔421的長度、寬度和高度分別為10mm.10mm 和 2mm。
[0058]下板固定腔421中依次從下至上嵌入凹模工作帶薄板423與凹模導向孔薄板422，在凹模導向孔薄板422的中部形成可供金屬坯件置入的凹模導向孔424，對應在凹模工作帶薄板423的中部形成與凹模導向孔424同軸設置且可供金屬坯件壓入成形的凹模工作帶孔 425。
[0059]凹模導向孔薄板422和凹模工作帶薄板423的厚度均為不大于1.0mm。
[0060]凹模工作帶孔425的孔徑小于凹模導向孔424的孔徑，凹模工作帶孔425的孔徑為Φ0.5mm，凹模導向孔424的孔徑為Φ 2.02mm。
[0061]上壓板41的中部設有與凹模導向孔424同軸的上導向穿孔411和孔徑小于上導向穿孔411的下導向穿孔412，上導向穿孔的孔徑為Φ15.0mm、下導向穿孔的孔徑為Φ6.0mm。下導向穿孔412用于放入EVA塑料粉末，凸模3前端的超聲沖頭31下壓時，下導向穿孔412側壁與超聲沖頭31的外周的間隙為0.5mm?1.0mm0
[0062]凹模4中的凹模導向孔薄板422和凹模工作帶薄板423的制作，是將先用電火花切割機切出圓形凹模工作帶孔的凹模工作帶薄板423嵌入下板固定腔421中，再在凹模工作帶薄板423的上面將用電火花切割機切出圓形的凹模導向孔424的凹模導向孔薄板422嵌入下板固定腔421中層疊固定。
[0063]本發明【