一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置及其成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置及其成形方法，該裝置包括約束層、貼于約束層下表面的飛片、含有加熱單元的模具、置于模具上表面的箔板、約束層與箔板之間的飛行腔，箔板和飛行腔之間還設(shè)置有隔熱的軟膜。本發(fā)明可以避免高速飛片與工件直接接觸而失效；可以有效減小箔板受熱過程的氧化效應(yīng)；因為軟膜具有很高的彈性，有利于提高工件的貼膜能力；大量研究表明在宏觀成形領(lǐng)域，金屬材料在受熱具有一定軟化效果，這同時適用于微成形領(lǐng)域；在微塑性成形過程中成形溫度的升高可以有效降低由于尺寸效應(yīng)導(dǎo)致的不均變形，從而提高成形性能。
【專利說明】—種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置及其成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微成形裝置及其成形方法，特別是一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形的裝置及其成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光驅(qū)動飛片快速成形領(lǐng)域，成形件一般尺寸很小，厚度在Imm之下時就會表現(xiàn)出顯著的尺寸效應(yīng)。這種效應(yīng)會影響到材料的成形性能:亞毫米厚度的金屬材料往往在厚度方向只有幾層或者一層晶粒，金屬工件在高速變形過程存在嚴(yán)重的變形不均勻性，這種不均勻變形會導(dǎo)致成形件局部變形嚴(yán)重，甚至發(fā)生破裂等失效現(xiàn)象?，F(xiàn)有技術(shù)多集中在與常溫下的成形，對基于激光的快速微塑性微塑性成形尚未有涉及。
[0003]申請?zhí)枮镃N200810014019.6公開了一種板材激光軟模成形方法及其專用裝置。該方法是將激光作用于板材形成凸模，以彈性材料作軟模，使板材變形的方法。申請?zhí)枮镃N200910031039.9公開了一種基于聚氨酷橡膠模的激光沖擊成形方法和裝置。該發(fā)明是用激光誘導(dǎo)的沖擊波作為成形的力源，用聚氨酷橡膠模作為激光沖擊成形的凹模，改變板料在沖擊波作用下的受力狀況，實現(xiàn)復(fù)雜曲面的沖擊成形。申請?zhí)朇N201110400555.1公開了一種激光沖擊高分子聚合物間接微成形方法及其專用裝置。該發(fā)明利用應(yīng)力波作用下使聚合物發(fā)生彈性變形，從而帶動靶板塑性變形。該專利是一種間接微成形方法，可以避免飛片高速沖擊成形過程對工件的燒蝕或者刻蝕現(xiàn)象，提高成形性能。
[0004]上述三個專利內(nèi)容雖然均有提到軟膜，但都聚焦于常溫下提高工件在激光直接或者間接作用下(驅(qū)動飛片)成形能力的方法或者裝置，第一篇專利未提及彈性體具體材料、后兩篇專利使用聚氨酯橡膠作為彈性體，但由于橡膠熔點較低，不適用于微塑性成形領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中微塑性成形裝置及其方法存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形的裝置及其成形方法置。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置，包括約束層、貼于約束層下表面的飛片、含有加熱單元的模具、置于模具上表面的箔板、約束層與箔板之間的飛行腔，所述箔板和飛行腔之間還設(shè)置有隔熱的軟膜。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述軟膜緊貼于飛行腔下表面設(shè)置。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述加熱單元為排線管道狀的加熱管，所述加熱管內(nèi)部為電阻絲。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述飛片為0.017mm的Al箔,所述箔板為0.05mm的Cu箔。
[0010]一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置的成形方法，具體包括如下步驟:
(I)高能激光束照射到約束層上，發(fā)出高能等離子體； (2)在高能等離子體的壓力下，飛片高速飛過飛行腔，撞擊到軟膜上；
(3)加熱單元間接將箔板加熱到成形溫度；
(4)箔板在軟膜沖擊波的作用下在模具中成形。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進,所述飛片為0.017mm的Al箔,所述箔板為0.05mm的Cu箔，所述成形溫度為100°C。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置及其成形方法，可以避免高速飛片與工件直接接觸而失效；可以有效減小箔板受熱過程的氧化效應(yīng)；因為軟膜具有很高的彈性，有利于提高工件的貼膜能力；大量研究表明在宏觀成形領(lǐng)域，金屬材料在受熱具有一定軟化效果，這同時適用于微成形領(lǐng)域；在微塑性成形過程中成形溫度的升高可以有效降低由于尺寸效應(yīng)導(dǎo)致的不均變形，從而提高成形性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為微塑性軟膜成形原理圖；
圖2為微塑性無軟膜箔板成形件；
圖3為微塑性軟膜箔板成形件。
[0014]圖中:1、約束層；2、飛片；3、飛行腔；4、軟膜；5、箔板；6、加熱單元；7、模具。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0016]本發(fā)明一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括約束層
1、貼于約束層I下表面的飛片2、含有加熱單兀6的模具7、置于模具7上表面的箔板5、約束層I與箔板5之間的飛行腔3，箔板5和飛行腔3之間還設(shè)置有隔熱的軟膜4。軟膜4緊貼于飛行腔3下表面設(shè)置。加熱單元6為排線管道狀的加熱管，所述加熱管內(nèi)部為電阻絲。飛片2為0.017mm的Al箔，所述箔板5為0.05mm的Cu箔。
[0017]本發(fā)明一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置的成形方法，具體包括如下步驟:
A、高能激光束照射到約束層I上，發(fā)出高能等離子體；
B、在高能等離子體的壓力下，飛片2高速飛過飛行腔3，撞擊到軟膜4上；
C、加熱單元6間接將箔板5加熱到成形溫度；
D、箔板在軟膜4沖擊波的作用下在模具中成形。
[0018]高能激光束照射到穿過約束層I照射到燒蝕層激發(fā)出高能等離子體，在等離子體的壓力下飛片2高速飛過飛行腔3撞擊到軟膜上。加熱單元6間接將箔板5加熱到成形溫度，箔板在沖擊波的作用下在模具中成形。
[0019]圖2和圖3顯示了軟膜對箔板成形性能的影響:
使用能量為2J的激光器，飛片2為0.017mm的Al箔，在同一溫度下(100°C )分別對厚度為0.05mm的Cu箔進行沖擊成形。無軟膜成形圖如圖2所示；有隔熱膜時的成形圖3所示。從圖中可以看出，Al箔飛片2已經(jīng)被燒蝕成泛黑色并粘附于Cu箔上，很難移除嚴(yán)重影響成形質(zhì)量；而使用軟膜4后的Cu箔成形效果較好。[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置，包括約束層(I)、貼于約束層(I)下表面的飛片(2)、含有加熱單兀(6)的模具(7)、置于模具(7)上表面的箔板(5)、約束層(I)與箔板(5)之間的飛行腔(3)，其特征在于:所述箔板(5)和飛行腔(3)之間還設(shè)置有隔熱的軟膜⑷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置，其特征在于:所述軟膜(4)緊貼于飛行腔(3)下表面設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置，其特征在于:所述加熱單元(6)為排線管道狀的加熱管，所述加熱管內(nèi)部為電阻絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置，其特征在于:所述飛片(2)為0.017mm的Al箔，所述箔板(5)為0.05mm的Cu箔。
5.一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置的成形方法，具體包括如下步驟: A、高能激光束照射到約束層(I)上，發(fā)出高能等離子體； B、在高能等離子體的壓力下，飛片(2)高速飛過飛行腔(3)，撞擊到軟膜(4)上； C、加熱單元(6)間接將箔板(5)加熱到成形溫度； D、箔板在軟膜(4)沖擊波的作用下在模具中成形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種激光驅(qū)動飛片隔熱膜微塑性成形裝置的成形方法，其特征在于:所述飛片(2)為0.017mm的Al箔，所述箔板(5)為0.05mm的Cu箔，所述成形溫度為 100。。。
【文檔編號】B23K26/00GK103433617SQ201310298909
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】劉會霞, 張強, 沈宗寶, 顧春興, 袁耀強, 陸萌萌, 王霄 申請人:江蘇大學(xué)