專利名稱：一種微零件粉末模壓成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模壓成型，特別是涉及一種微零件粉末模壓成型方法。
技術(shù)背景
至少在兩個(gè)方向的特征尺寸處于亞毫米或微米量級(jí)的微結(jié)構(gòu)零件或微型零件統(tǒng)稱微零件。現(xiàn)有的相應(yīng)微成型工藝主要有固態(tài)成型和流體成型兩大類。固態(tài)成型一般是采用金屬塑性成型，其變形抗力較大，成型形狀和變形程度受到很大限制；而流體成型包括金屬粉末注射成型、鑄造和塑料注射成型等，都需要先將材料在模具型腔外加熱熔化，然后再注入型腔中，因此加熱溫度高，且往往需要設(shè)置澆注流道系統(tǒng)，流程長、廢料多、容易發(fā)生氣孔、縮孔和縮松等缺陷。
現(xiàn)有超聲波焊接工藝主要用于各種板料或塊體之間的焊接，尚未見有將其用于原材料為粉末的零件模壓成型工藝，尤其是微零件的模壓成型工藝。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種微零件粉末模壓成型方法。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。
這種微零件粉末模壓成型方法，依次包括以下步驟
1)制作型腔模具；
2)將粉末填充入模具型腔內(nèi)；
3)合模壓實(shí)粉末；
4)加熱；
5)分離開模;
6)取出成型零件。
這種微零件粉末模壓成型方法的特點(diǎn)是
所述步驟1)的制作型腔模具，是制作微型腔模具，包括制作微零件超聲波變幅桿凸模和微零件凹模，所述微零件超聲波變幅桿凸模型面是超聲波變幅桿底面直接制作的凸模型面，其制作方法與傳統(tǒng)的凸模制作方法相同，所述微零件凹模及其凹模型面的制作方法和材料與傳統(tǒng)的零件凹模及其凹模型面的制作方法和材料相同。
所述步驟4)的加熱是采用功率至少為400瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 1 秒 10. 0秒，保壓時(shí)間為0. 1秒 1. 0秒，通過超聲波振動(dòng)使粉末之間產(chǎn)生的熱量將微零件凹模型腔中的粉末瞬間熔化，并在保持合模壓力至少為0. 2MPa狀態(tài)下充實(shí)微零件凹模型腔。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。
所述步驟幻的將粉末填充入微零件凹模型腔內(nèi)，是將粒度至少為200目的粉末填入并充滿所述微零件凹模型腔內(nèi)，并高出微零件凹模型腔的腔口面；
所述粉末是鐵基合金粉末、鋁合金粉末和高分子材料粉末中的一種。
所述鐵基合金粉末是 ^-0. 77% C鐵基合金粉末，加熱是采用功率至少為700瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 5秒 10. 0秒。
所述鋁合金粉末是Al-12% Si鋁合金粉末，加熱是采用功率至少為600瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 5秒 10. 0秒。
所述高分子材料粉末是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，縮略詞為 PMMA,英文Acrylic，俗稱壓克力或有機(jī)玻璃)粉末，加熱是采用功率至少為400瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 1秒 2. 0秒。
所述步驟幻的合模壓實(shí)粉末，是將所述微零件超聲波變幅桿凸模合于微零件凹模，在保持合模壓力至少為0. 2MPa狀態(tài)下壓實(shí)微零件凹模型腔中的粉末。
所述步驟幻的分離開模，是停止超聲波焊機(jī)，將微零件超聲波變幅桿凸模和微零件凹模分離開模。
所述步驟6)取出成型零件，是將成型的微零件從微零件凹模型腔中取出。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是
本發(fā)明方法先將粉末加入模具型腔，然后在封閉的模具型腔內(nèi)通過超聲波振動(dòng)在粉末之間產(chǎn)生摩擦熱并且快速加熱至溶化狀態(tài)，填充流程極短，填充效果好，熱量損失極小，瞬間成型過程中，粉末材料在合模壓力下填充成型，所成型的微零件具有致密度高，機(jī)械性能好的特點(diǎn)。與變形抗力大、成型形狀和變形程度受到很大限制的金屬塑性成型方法相比，本發(fā)明方法填充成型阻力非常小，適用于制作形狀復(fù)雜的微零件。


附圖是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
具體實(shí)施方式
一
一種如附圖所示的采用超聲波加熱的微零件鐵基合金粉末模壓成型方法包括以下步驟
1)制作型腔模具
包括制作微零件超聲波變幅桿凸模1和微零件凹模2，微零件超聲波變幅桿凸模型面4是超聲波變幅桿底面直接制作的凸模型面，其制作方法與傳統(tǒng)的凸模制作方法相同，微零件凹模2及其凹模型面5的制作方法和材料與傳統(tǒng)的零件凹模及其凹模型面的制作方法和材料相同。
2)將粉末填充入微零件凹模型腔內(nèi)
將粒度至少為200目的 ^-0. 77% C鐵基合金粉末3填入并充滿微零件凹模2型腔內(nèi)，并高出微零件凹模2型腔的腔口面；
3)合模壓實(shí)粉末
將微零件超聲波變幅桿凸模1合于微零件凹模2，在保持合模壓力至少為0. 2MPa 狀態(tài)下壓實(shí)微零件凹模2型腔中的粉末3。
4)加熱
采用功率至少為700瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 5秒 10. 0秒，保壓時(shí)間為0. 1秒 1. 0秒，通過超聲波振動(dòng)使粉末3之間產(chǎn)生的熱量將微零件凹模2型腔中的粉末3瞬間熔化，并在保持合模壓力至少為0. 2MPa狀態(tài)下充實(shí)微零件凹模2型腔。
5)分離開模
停止超聲波焊機(jī)，將微零件超聲波變幅桿凸模1和微零件凹模2分離開模。
6)取出成型零件
將成型的微零件從微零件凹模2型腔中取出。
具體實(shí)施方式
二
一種采用超聲波加熱的微零件鋁合金粉末模壓成型方法，步驟基本與具體實(shí)施方式
一相同，區(qū)別在于
粉末是Al-12% Si鋁合金粉末，加熱是采用功率至少為600瓦的超聲波焊機(jī)加熱， 熔接時(shí)間為0. 5秒 10. 0秒。
具體實(shí)施方式
三
一種采用超聲波加熱的微零件PMMA粉末模壓成型方法，步驟基本與具體實(shí)施方式
一相同，區(qū)別在于
粉末是PMMA粉末，加熱是采用功率至少為400瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為 0. 1秒 2. 0秒。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種微零件粉末模壓成型方法，依次包括以下步驟1)制作型腔模具；2)將粉末填充入模具型腔內(nèi)；3)合模壓實(shí)粉末；4)加熱；5)分離開模；6)取出成型零件，其特征在于所述步驟1)的制作型腔模具，是制作微型腔模具，包括制作微零件超聲波變幅桿凸模和微零件凹模，所述微零件超聲波變幅桿凸模型面是超聲波變幅桿底面直接制作的凸模型所述步驟4)的加熱是采用功率至少為400瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 1秒 10. 0秒，保壓時(shí)間為0. 1秒 1. 0秒，通過超聲波振動(dòng)使粉末之間產(chǎn)生的熱量將微零件凹模型腔中的粉末瞬間熔化，并在保持合模壓力至少為0. 2MPa狀態(tài)下充實(shí)微零件凹模型腔。
2.如權(quán)利要求1所述的微零件粉末模壓成型方法，其特征在于所述步驟幻的將粉末填充入微零件凹模型腔內(nèi)，是將粒度至少為200目的粉末填入并充滿所述微零件凹模型腔內(nèi)，并高出微零件凹模型腔的腔口面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的微零件粉末模壓成型方法，其特征在于所述粉末是鐵基合金粉末、鋁合金粉末和高分子材料粉末中的一種。
4.如權(quán)利要求3所述的微零件粉末模壓成型方法，其特征在于所述鐵基合金粉末是i^e-O. 77% C鐵基合金粉末，加熱是采用功率至少為700瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 5秒 10. 0秒。
5.如權(quán)利要求3所述的微零件粉末模壓成型方法，其特征在于所述鋁合金粉末是Al-12% Si鋁合金粉末，加熱是采用功率至少為600瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 5秒 10. 0秒。
6.如權(quán)利要求3所述的微零件粉末模壓成型方法，其特征在于所述高分子材料粉末是聚甲基丙烯酸甲酯PMMA粉末，加熱是采用功率至少為400瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0. 1秒 2. 0秒。
7.如權(quán)利要求6所述的微零件粉末模壓成型方法，其特征在于所述步驟幻的合模壓實(shí)粉末，是將所述微零件超聲波變幅桿凸模合于微零件凹模，在保持合模壓力至少為0. 2MPa狀態(tài)下壓實(shí)微零件凹模型腔中的粉末。
8.如權(quán)利要求7所述的微零件粉末模壓成型方法，其特征在于所述步驟幻的分離開模，是停止超聲波焊機(jī)，將微零件超聲波變幅桿凸模和微零件凹模分離開模。
9.如權(quán)利要求8所述的微零件粉末模壓成型方法，其特征在于所述步驟6)取出成型零件，是將成型的微零件從微零件凹模型腔中取出。
全文摘要
一種微零件粉末模壓成型方法，其特征在于微零件超聲波變幅桿凸模型面是超聲波變幅桿底面直接制作的凸模型面，且采用功率至少為400瓦的超聲波焊機(jī)加熱，熔接時(shí)間為0.1～10.0秒，保壓時(shí)間為0.1～1.0秒，通過超聲波振動(dòng)使粉末之間產(chǎn)生的熱量將微零件凹模型腔中的粉末瞬間熔化，并在保持合模壓力至少為0.2MPa狀態(tài)下充實(shí)微零件凹模型腔。本發(fā)明方法填充流程極短，填充效果好，熱量損失極小，瞬間成型過程中，粉末材料在合模壓力下填充成型，所成型的微零件具有致密度高，機(jī)械性能好的特點(diǎn)。與變形抗力大、成型形狀和變形程度受到很大限制的金屬塑性成型方法相比，本發(fā)明方法填充成型阻力非常小，適用于制作形狀復(fù)雜的微零件。
文檔編號(hào)B29C43/52GK102490301SQ20111042236
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者伍曉宇, 彭太江, 梁雄, 程蓉, 羅烽, 黃桂堅(jiān) 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)