[发明专利]一种电阻焊和超声波复合成型装置及成型方法

说明书

本发明提出的电阻焊和超声波复合成型装置，包括绝缘底座，所述绝缘底座中部设置有定位槽，定位槽中设置有绝缘腔体，绝缘腔体中部为上下贯穿的中空部，中空部自下而上依次设置有第一电极、导电模具、导电成型材料、第二电极；第二电极的上部设置有绝缘层，绝缘层上部为超声冲头，超声冲头设置于万能材料试验机的压板横梁上；所述绝缘底座设置于万能材料试验机上，其中部开设有中心槽，中心槽的中心线与所述中空部的中心线同轴；绝缘底座的侧面开设有第一走线槽，绝缘腔体的侧面开设有第二走线槽；绝缘腔体的内壁上设置有用于在所述导电成型材料两侧放置热电偶的安置孔。本发明还提出一种采用本装置的复合成型方法，成型时间短，超声冲头磨损少。

技术领域

本发明涉及微细加工领域，尤其是利用电阻焊和超声波同时加工微零件的成型装置和成型方法。

背景技术

通过电阻焊是利用两个电极在工件接触面及邻近区域产生的电阻热而将工件熔化成熔融或塑化状态，使之达到焊接和熔合的目的的。超声波是利用超声波的高频振动来加热工件内部和表面，同时施以压力则可实现焊接和成型的方法。但现有的超声波和电阻焊一般应用于金属部件的焊接，很少应用于零件加工，也并未有超声波和电阻焊结合使用的微零件成型的相关装置或设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可利用电阻焊和超声波进行微零件成型的装置和方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决：

一种电阻焊和超声波复合成型装置，其包括绝缘底座，所述绝缘底座中部设置有定位槽，所述定位槽中设置有绝缘腔体，所述绝缘腔体中部为上下贯穿的中空部，所述中空部自下而上依次设置有第一电极、导电模具、导电成型材料、第二电极；所述第二电极的上部设置有绝缘层，所述绝缘层上部为超声冲头，所述超声冲头设置于万能材料试验机的压板横梁上；所述绝缘底座设置于所述万能材料试验机上，其中部开设有中心槽，所述中心槽的中心线与所述中空部的中心线同轴；所述绝缘底座的侧面开设有第一走线槽，所述绝缘腔体的侧面开设有第二走线槽；所述绝缘腔体的内壁上设置有用于在所述导电成型材料两侧放置热电偶的安置孔。

优选地，所述导电成型材料为粉状、条带状或者块状。

优选地，所述第一电极与第二电极均为铜电极。

优选地，所述绝缘腔体为塑料或者石英玻璃制成。

本装置复合了超声波和电阻焊两个能量源，成型时间极短，一般小于1.0s，可在最大程度上避免所成型的微零件的氧化；通过热电偶，可以在线实时测量成型材料的温度；且导电模具可反复利用，超声冲头磨损少，成型的微零件填充性和致密度更好。

本发明还提出一种采用所述电阻焊和超声波复合成形装置进行加工的复合成型方法，其包括如下步骤：

步骤一：启动所述万能材料试验机，将所述绝缘腔体内的导电成型材料压紧，并保持载荷大于100N；

步骤二：启动所述超声冲头，并接通所述第一电极和第二电极的电源；所述超声冲头的功率大于1000W，频率为20kHz，连续工作时间大于1.0秒，所述第一电极和第二电极的工作电压大于1.0V，电流大于1000A，连续工作时间大于50毫秒；

步骤三：所述万能材料试验机继续加载至大于500N的载荷，并保持1.0秒；

步骤四：卸载，取出导电模具，从所述导电模具中取出成型的导电成型材料。

优选地，所述导电成型材料的一侧或两侧设置有用于记录成型温度曲线的测温装置，当完成成型后，卸载前，关闭所述测温装置，记录并保存测温曲线。

本发明达到的技术效果有：

1.复合了超声波和电阻焊两个能量源。

2.成型时间极短，控制在1.0秒以内，可以在最大程度上避免成型微零件的氧化。