一种金属薄板的预处理平台及微成形方法

本申请实施例涉及金属工艺，特别涉及一种金属薄板的预处理平台及微成形方法。

背景技术：

1、随着国民经济和工业化的不断革新，微系统技术(micro system technology，mst)和微机电系统(micro-electro-mechanical systems，mems)技术快速发展，产品微型化成为一种不可阻挡的趋势，其在航空航天、医疗、微电子、军工等领域都有较好的应用前景。塑性微成形是一种采用塑性变形，成形零件尺寸至少有两个方向在亚毫米量级的微制造方法，具有加工效率高、工艺简单以及成形零件性能优异和精度高等特点，特别适合于微型零件的低成本批量制造。但是在微塑性成形过程中，由于材料尺寸比例小，在成形过程中，往往存在一定的“尺寸效应”，使材料内部的流动应力增大、粗糙度下降，塑性变形能力变弱，成形性能下降等一些现象，因此，采用传统的成形方法(冲裁、拉伸、弯曲、压印等)往往不适用于微尺寸成形。近年来，采用特种能场(超声波、电磁场、电流)等辅助成形工艺逐渐兴起，该技术为一种新兴技术，在特种能场的辅助作用下，可以改善材料的微观结构，降低成形力，提高塑性变形能力。

2、其中，金属薄板微成形是一种比较重要的制造板料的方法，在集成电路方面应用广泛。常态的金属薄板厚度很薄，达到亚毫米级别，是由轧制加工获得，这种加工方式会导致金属薄板内部晶粒被拉长，加工硬化较为严重，直接用于微成形，成形困难，且成形质量和成形精度较差，难以满足要求。为了提高塑性和成形能力，通常采用一种前处理方法--退火热处理，来消除金属薄板残余应力，促进晶粒再结晶，减少流动应力。但是，这种金属薄板的前处理方法需要长时间的保温退火，效率低，能耗大，并且需要制造真空的氛围，防止金属材料发生氧化，实现难度较大。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种金属薄板的预处理平台及微成形方法，对金属薄板进行预处理来提升其性能，从而提高金属薄板的塑性和成形能力，处理效率较高、成本较低、操作简单。

2、为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种金属薄板的预处理平台，包括：金属薄板和脉冲电源，所述金属薄板与所述脉冲电源通过金属导线连接；所述脉冲电源用于通过所述金属导线向所述金属薄板施加脉冲电流，以通过所述脉冲电流的电致塑效应使所述金属薄板发热升温，直至表面温度达到预设值，完成所述金属薄板的塑形处理。。

3、本申请的实施例还提供了一种金属薄板的微成形方法，所述金属薄板为上述金属薄板的预处理平台处理过的金属薄板，包括以下步骤：对所述金属薄板进行冲压处理，以使所述金属薄板微成形。

4、本申请的实施例提供的金属薄板的预处理平台，包括金属薄板和脉冲电源，金属薄板与脉冲电源通过金属导线连接，则脉冲电源可以通过金属导线向金属薄板施加脉冲电流，以通过脉冲电流的电致塑效应使金属薄板发热升温，直至表面温度达到预设值，完成金属薄板的塑形处理。本申请通过脉冲电流可以使金属薄板表面的温度在短时间内达到预设值，从而达到与热处理同样的效果，即消除金属薄板的加工硬化，促进晶粒的再结晶，降低其流动应力，提升了金属薄板的塑性性能，而这种借助脉冲电流的电致塑效应来提升金属薄板的塑性性能从而提高后续金属薄板塑性变形能力的方式成本较低、效率较高。

5、在一些可选的实施例中，所述预处理平台温度监测系统，所述温度监测系统与所述金属薄板连接；所述温度监测系统用于实时监测所述金属薄板表面的温度，以指示所述脉冲电源调整所施加的脉冲电流的大小，使所述金属薄板表面的温度达到预设值。本申请可以及时调整所施加的脉冲电流的参数。

6、在一些可选的实施例中，所述温度监测系统包括红外热像仪、装设于所述金属薄板正上方且与所述金属薄板平行的水平导轨、以及装设在所述水平导轨上且可在所述水平导轨上滑动的滑块；所述红外热像仪与所述滑块固定连接，所述红外热像仪用于跟随所述滑块在水平导轨上滑动，并在滑动的过程中检测所述金属薄板表面的温度。本申请提供了一种检测金属薄板表面温度的实施方式。

7、在一些可选的实施例中，所述预处理平台还包括自动升降装置，所述自动升降装置包括步进电机、滚珠丝杠和压板，所述压板通过所述滚珠丝杠与所述步进电机连接；所述压板位于所述金属薄板的正上方，所述压板用于在垂直于所述金属薄板的方向做升降运动，以压紧固定所述金属薄板；所述滚珠丝杠用于在所述步进电机被驱动时，将所述步进电机的旋转运动转换为所述压板的升降运动。本申请提供了一种固定金属薄板的装置。

8、在一些可选的实施例中，所述自动升降装置还包括设置在所述自动升降装置上下两端的限位开关，所述限位开关用于控制所述压板的升降运动的行程。本申请的限位开关可以避免压板运动到自动升降装置末端时发生碰撞。

9、在一些可选的实施例中，所述预处理平台还包括与所述金属薄板的两端连接的紫铜电极，所述紫铜电极通过所述金属导线与所述脉冲电源连接。本申请可以通过紫铜电极加快电流的传输以及增大脉冲电流在金属薄板的接触面积。

10、在一些可选的实施例中，所述金属薄板的表面喷涂有耐高温的防氧化材料。本申请可以避免金属薄板发生氧化，且抗氧化方式简单，易于实现。

11、在一些可选的实施例中，所述金属薄板放置在底板上，所述底板为耐高温的石棉板。本申请的底板用于隔热绝缘。

12、在一些可选的实施例中，所述预处理平台放置在箱体中，所述箱体采用玻璃钢材料制成。本申请的箱体避免预处理平台受到污染，以及进一步隔热绝缘。

技术特征：

1.一种金属薄板的预处理平台，其特征在于，包括：金属薄板和脉冲电源，所述金属薄板与所述脉冲电源通过金属导线连接；

2.根据权利要求1所述的金属薄板的预处理平台，其特征在于，所述预处理平台温度监测系统，所述温度监测系统与所述金属薄板连接；

3.根据权利要求2所述的金属薄板的预处理平台，其特征在于，所述温度监测系统包括红外热像仪、装设于所述金属薄板正上方且与所述金属薄板平行的水平导轨、以及装设在所述水平导轨上且可在所述水平导轨上滑动的滑块；

4.根据权利要求1所述的金属薄板的预处理平台，其特征在于，所述预处理平台还包括自动升降装置，所述自动升降装置包括步进电机、滚珠丝杠和压板，所述压板通过所述滚珠丝杠与所述步进电机连接；

5.根据权利要求4所述的金属薄板的预处理平台，其特征在于，所述自动升降装置还包括设置在所述自动升降装置上下两端的限位开关，所述限位开关用于控制所述压板的升降运动的行程。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的金属薄板的预处理平台，其特征在于，所述预处理平台还包括与所述金属薄板的两端连接的紫铜电极，所述紫铜电极通过所述金属导线与所述脉冲电源连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的金属薄板的预处理平台，其特征在于，所述金属薄板的表面喷涂有耐高温的防氧化材料。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的金属薄板的预处理平台，其特征在于，所述金属薄板放置在底板上，所述底板为耐高温的石棉板。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的金属薄板的预处理平台，其特征在于，所述预处理平台放置在箱体中，所述箱体采用玻璃钢材料制成。

10.一种金属薄板的微成形方法，其特征在于，所述金属薄板为经如权利要求1至9中任一项所述金属薄板的预处理平台处理过的金属薄板，所述方法包括：

技术总结
本申请的实施例涉及金属工艺技术领域，公开了一种金属薄板的预处理平台及微成形方法。上述金属薄板的预处理平台包括：金属薄板和脉冲电源，所述脉冲电源用于通过所述金属导线向所述金属薄板施加脉冲电流，以通过所述脉冲电流的电致塑效应使所述金属薄板发热升温，直至表面温度达到预设值，完成所述金属薄板的塑形处理。本申请的实施例提供的金属薄板的预处理平台，对金属薄板进行预处理来改善其塑性性能，从而提高金属薄板的塑性成形能力，处理效率较高、成本较低、操作简单。

技术研发人员：赵庆娟,王贵,孙金超,潘家芳,黄发国,粟永祥,邓天发,李权润
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31