[发明专利]一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置及方法

权利要求书

1.一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置，其特征在于，包括配套的上模座(1)和下模座(2)，所述上模座(1)和所述下模座(2)通过导套(3)和导柱(4)进行连接组成封闭的框架结构，所述上模座(1)通过所述导套(3)和所述导柱(4)可实现上下往复运动；所述上模座(1)的下表面上固设有竖直向下的凸模(5)，所述下模座(2)的上表面上固设有与所述凸模(5)配套使用的凹模(13)，所述凹模(13)通过与其配套的凹模固定板(14)固设于所述下模座(2)的上表面上，所述凹模固定板(14)与所述凹模(13)围成内陷的模具型腔，所述凹模(13)的上表面向内凹陷设有水平纵向的微通道凹槽(17)，所述微通道凹槽(17)的宽度为0.05-1.0mm，高度为0.2-4.0mm，相邻所述微通道凹槽(17)的间距0.15-1.2mm；所述凸模(5)通过与其配套的凸模固定板(6)固设于所述上模座(1)的下表面上，所述凸模(5)的上端与所述上模座(1)接触的上表面向内凹陷设有凹槽，所述凹槽内固定连接设有贯穿所述上模座(1)的振子(9)，位于所述凸模固定板(6)内的所述凸模(5)的下端边缘通过蝶形弹簧(11)与所述凸模固定板(6)内部的下端内壁边缘相连接；

将切割后的两个单层金属坯料(12)依次叠放于模具型腔内的凹模(13)的上表面处；通过压力机向下运行驱动凸模(5)向下快速运动，待凸模(5)距离坯料(12)的距离为1mm位置时，降低压力机向下运行并驱动凸模(5)向下运动的速度，同时启动振子(9)工作；当凸模(5)与坯料(12)接触时，坯料(12)在凸模(5)的载荷及振子(9)振动下产生塑性变形，在较大载荷和振动的复合作用下，双层金属界面发生连接，并在靠近凹模(13)一侧的坯料(12)上成形出与模具型腔的微通道凹槽(17)结构一致的微通道；

所述凹模(13)的下方还设有用于支撑所述凹模(13)的凹模垫块(15)，所述凹模(13)和所述凹模垫块(15)可拆卸固定连接；当需要取出成形件时，首先取出凹模垫块(15)，凸模(5)在压力机的驱动下继续下行，凹模(13)和坯料(12)在凸模(5)的作用下从凹模固定板(14)上脱离，再利用模具型腔内设置的拔模斜度和外力取出成形件。

2.根据权利要求1所述的一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置，其特征在于，所述凸模固定板(6)通过螺栓(8)和定位销(7)固定连接在所述上模座(1)的下表面上；所述凹模(13)通过穿过所述下模座(2)和凹模固定板(14)的螺钉(16)固定在下模座(2)上；所述振子(9)的顶端通过螺母(10)固定于所述上模座(1)上。

3.根据权利要求1所述的一种复层金属微通道结构复合与成形一体化装置，所述凸模(5)和所述凹模(13)材料均为模具钢SKD61，并进行淬火处理，硬度达到HRC50-55。

4.一种复层金属微通道结构复合与成形一体化方法，其特征在于，使用如权利要求1～3任一项所述的复层金属微通道结构复合与成形一体化装置，所述复层金属微通道结构复合与成形一体化方法，包括以下步骤：

步骤一：上模座(1)在压力机的驱动下带动凸模(5)一起上行，上行至凸模(5)距凹模固定板(14)上表面指定位置处停止；

步骤二：将切割后的两个单层金属坯料(12)依次叠放于模具型腔内的凹模(13)的上表面处；

步骤三：通过压力机向下运行驱动凸模(5)向下快速运动，待凸模(5)距离坯料(12)的距离为1mm位置时，降低压力机向下运行并驱动凸模(5)向下运动的速度，同时启动振子(9)工作；当凸模(5)与坯料(12)接触时，坯料(12)在凸模(5)的载荷及振子(9)振动下产生塑性变形，在较大载荷和振动的复合作用下，双层金属界面发生连接，并在靠近凹模(13)一侧的坯料(12)上成形出与模具型腔的微通道凹槽(17)结构一致的微通道。

5.根据权利要4所述的一种复层金属微通道结构复合与成形一体化方法，其特征在于，步骤一中所述凸模(5)距凹模固定板(14)上表面10-20mm的位置时停止。