大面积功能微结构阵列电流辅助滚压成形装置的制作方法

本发明涉及一种滚压成形技术。

背景技术：

功能微结构是在物体的表面加工制造出具有不同形貌、尺度的微结构，使其具有不同的功能，如表面热功能、光功能、减阻功能、超疏水功能以及视频隐身功能等，具有提高设备和产品性能、降低能耗等多种功能。随着现代设备和产品对功能需求的不断提高，表面功能微结构已经从局部加工技术逐步发展到整体性设计和制造。目前，微结构制造技术主要包括热压印、滚压以及化学方法。对于金属功能表面微结构主要采用热压印和滚压的工艺方法。然而，微结构尺寸非常微小，成形力非常大，充填困难，而且成形的面积比较小，难以满足实际需要；普通的滚压成形受材料塑性成形能力、变形抗力等的制约，难以成形出微小功能结构；尤其是薄板曲面微结构，不仅成形非常困难，而且还存在回弹的难题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决大面积功能微结构阵列成形难的问题，提出了一种大面积功能微结构阵列电流辅助滚压成形装置。

本发明所述的大面积功能微结构阵列电流辅助滚压成形装置包括精密微结构阵列滚压机、驱动电机、控制柜和辅助成形电源；

所述控制柜用于控制驱动电机驱动精密微结构阵列滚压机完成对成形件的微结构阵列成形；

所述辅助成形电源用于输出脉冲直流，该脉冲直流通过精密微结构阵列滚压机与成形件实现电流的闭环回路。

本发明的有益效果是提出采用滚压成形大面积微结构阵列新方法，利用滚压成形局部成形的优势，降低了成形载荷，并非常适合连续生产；生产件的横向尺寸大于200mm，长度方向理论上可以无限长；在飞机等飞行器以及高铁等在流体中高速运动的表面减阻，飞机减阻可降低7％，节约燃油2％；在滚压成形过程中施加脉冲电流，利用电流辅助成形的焦耳热效应和电致塑性效应，提高材料的塑性成形能力，突破了最小成形尺寸极限。解决了大面积功能微结构阵列成形难的问题。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的大面积功能微结构阵列电流辅助滚压成形装置的侧面结构示意图，其中，13为绝缘瓦，14为轴承；

图2为具体实施方式一所述的大面积功能微结构阵列电流辅助滚压成形装置的顶面结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的大面积功能微结构阵列电流辅助滚压成形装置包括精密微结构阵列滚压机、驱动电机1、控制柜2和辅助成形电源3；

所述控制柜2用于控制驱动电机1驱动精密微结构阵列滚压机完成对成形件16的微结构阵列成形；

所述辅助成形电源3用于输出脉冲直流，该脉冲直流通过精密微结构阵列滚压机与成形件16实现电流的闭环回路。

在本实施方式中，根据不同表面功能的需要，精密微结构阵列滚压机的结构和尺寸不同。

如成形件16为波纹板，并且该波纹板的波长为0.5mm-2mm，该波纹板的振幅为0.3mm-1mm；则采用如下精密微结构阵列滚压机结构；

所述精密微结构阵列滚压机包括手柄4、一号齿轮5、二号齿轮6、丝杠7、推块8、上轧辊9、下轧辊10、两个传动轴11、传动齿轮12和机架15；

所述上轧辊9、下轧辊10均通过轴承转动连接在机架15上；且上轧辊9、下轧辊10与机架15之间通过绝缘瓦实现电气绝缘；

上轧辊9与下轧辊10之间的工作缝隙大小通过调整上轧辊9实现；

所述一号齿轮5与二号齿轮6构成啮合传动；

所述手柄4用于带动一号齿轮5旋转；

所述二号齿轮6带动丝杠7旋转；

所述推块8设置在丝杠7的端部，并且，通过丝杠7的旋转推动推块8以实现上轧辊9在竖直方向的往复运动；

所述传动齿轮12包括主动传动齿轮和从动传动齿轮；主动传动齿轮和从动传动齿轮构成啮合传动；主动传动齿轮和从动传动齿轮分别带动两个传动轴11旋转，并且，主动传动齿轮的旋转速度通过驱动电机1进行控制；

所述两个传动轴11的端部分别与上轧辊9的一个端部以及下轧辊10的一个端部固定连接；

所述辅助成形电源3的正极与上轧辊9的另一个端部相连，辅助成形电源3的负极与下轧辊10的另一个端部相连。

在本实施方式中，上轧辊9、下轧辊10均通过轴承转动连接在机架15上；且上轧辊9、下轧辊10与机架15之间通过绝缘瓦实现电气绝缘，既保证了上轧辊9和下轧辊10分别与机架15的绝缘，又实现了上轧辊9和下轧辊10分别精密转动；下轧辊10位置固定，上轧辊9与下轧辊10之间的工作间隙大小靠调整上轧辊9来实现；旋转手柄4带动一号齿轮5转动，通过啮合传递给二号齿轮6，二号齿轮6带动丝杠7旋转，实现竖直方向上的往复运动，并通过推块8实现上轧辊9的位置调整，从而实现调整上轧辊9与下轧辊10之间间隙的目的，同时，采用微细加工技术在上轧辊9和下轧辊10表面加工出所需的微结构阵列。

在本实施方式中，控制柜2控制驱动电机1的旋转转速为1转/分钟-1000转/分钟。上轧辊9与下轧辊10的旋转运动由驱动电机1依次通过传递齿轮12和两个传动轴11分别驱动，控制柜2对驱动电机1的转速进行控制，转速为1转/分钟-1000转/分钟，满足不同微结构阵列滚压成形工艺需要。

在本实施方式中，在电流通过时，波纹板分别与上轧辊9与下轧辊10之间的接触电阻较大，实现瞬间的自阻加热，即产生焦耳热效应，同时还存在电致塑性效应，提供材料的微结构成形能力；辅助成形电源3的输出电压为0v-30v；辅助成形电源3的最大输出电流为5000a；辅助成形电源3输出脉冲直流的脉冲频率为10hz-1000hz；辅助成形电源3输出脉冲直流的脉宽为5μs-1000μs。

技术特征：

技术总结
大面积功能微结构阵列电流辅助滚压成形装置，涉及一种滚压成形技术，为了解决大面积功能微结构阵列成形难的问题。本发明的控制柜用于控制驱动电机驱动精密微结构阵列滚压机完成对成形件的微结构阵列成形；所述辅助成形电源用于输出脉冲直流，该脉冲直流通过精密微结构阵列滚压机与成形件实现电流的闭环回路。有益效果为降低了成形载荷，并非常适合连续生产，利用电流辅助成形的焦耳热效应和电致塑性效应，提高材料的塑性成形能力，突破了最小成形尺寸极限。解决了大面积功能微结构阵列成形难的问题。

技术研发人员：王春举;陈鹏宇;程利冬;万升祥;刘洋;郭斌;单德彬
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2018.06.26
技术公布日：2018.11.30