[发明专利]一种电流辅助大面积阵列微结构异步辊压成形设备

说明书

本发明提供了一种电流辅助大面积阵列微结构异步辊压成形设备，包括机架平台、轧辊机构、调节机构、驱动装置及加电装置。其中，驱动装置安装在机架平台组件上，轧辊机构与机架平台组件固定安装，调节机构与轧辊机构连接，轧辊机构和加电装置连接，传感装置安装在轧辊机构上。本发明实现了电流辅助成形与辊压工艺的集成，适用于电流辅助大面积阵列微结构异步辊压成形，该设备能够实现上、下辊转速异步控制及位置精确可调，集成辊压力/电流/温度实时检测等功能，解决了微结构尺寸精度低，加工效率低，微结构充填一致性和表面光洁度差等缺陷，从而实现阵列微结构的精确、高效和成形成性一体化制造。

技术领域

本发明属于轧制技术领域，涉及一种微结构阵列表面异步辊压成形设备，尤其涉及一种电流辅助大面积阵列微结构异步辊压成形设备。

背景技术

大面积阵列微结构在航空、航天、电子、医疗以及农业等领域发挥重要作用。目前，阵列微结构主要采用化学刻蚀、铣削、激光增材制造和机械压印等方法加工，这些方法存在制造效率低，微特征尺寸难保证，难以实现大面积阵列制造，成本高等问题。其中，由于常温下金属材料屈服强度高，微介观尺度下摩擦阻力增大、模具磨损加剧等诸多问题，使得以传统冷压成形方法为主的机械压印制造的阵列微结构充填一致性和表面光洁度差，构件残余应力大，微观组织分布不均匀。虽然通过加热可以避免冷压印中的问题，但加热装置与保温设备增大了能量消耗和工艺复杂性。

另外，辊压成形设备也是以冷压成形为主，主要面向铝合金、铜合金等低强度材料阵列结构的制造，在成形高强合金阵列微结构时也存在制造的阵列微结构充填一致性和表面光洁度差，构件残余应力大，微观组织分布不均匀等上述问题。因此，期望开发一种专用设备来解决高强合金阵列微结构的制造难题。

脉冲电流的激励作用可以改变材料的微观物理本质以及宏观变形特性，降低材料变形抗力，提高材料内部的原子活性，改善材料的加工性能和塑性变形能力，具有效率高、成本低、工艺简单以及成形构件性能好、精度高、充填一致性好等优点，是一种绿色制造方法。

发明内容

为此，本发明提供了一种实现电流辅助成形与辊压工艺集成的电流辅助大面积阵列微结构异步辊压成形设备。该设备能够实现上、下辊转速异步控制及位置精确可调，集成辊压力/电流/温度实时检测等功能，解决了微结构尺寸精度低，加工效率低，微结构充填一致性和表面光洁度差等缺陷，从而实现阵列微结构的精确、高效和成形成性一体化制造。

本发明提供了一种电流辅助大面积阵列微结构异步辊压成形设备，包括机架平台、轧辊机构、调节机构、驱动装置及加电装置；

所述轧辊机构包括主动辊、从动辊、主动轴、从动轴和支撑组件，所述主动辊表面设置有阵列微结构并固定安装于所述主动轴上，所述主动轴通过所述支撑组件平置于所述机架平台的上方；所述从动辊固定安装于所述从动轴上，所述从动轴通过所述支撑组件平置于所述机架平台的上方；所述主动辊与所述从动辊平行设置且两者之间具有可调节间隙；

所述调节机构与所述主动轴连接，以便调节所述主动辊与所述从动辊之间间隙大小；

所述驱动装置包括用于驱动所述主动轴带动所述主动辊转动的主动辊驱动组件，以及用于驱动所述从动轴带动所述从动辊转动的从动辊驱动组件，所述主动轴与所述从动抽的转动方向相反；

所述加电组件包括脉冲电源、正极加电组件和负极加电组件，所述正极加电组件的一端与所述主动轴连接，另一端连接所述脉冲电源；所述负极加电组件的一端与所述从动轴连接，另一端连接所述脉冲电源。