[发明专利]一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法

说明书

本发明公开一种难变形材料带有连续大面积阵列微沟槽的空间弯曲薄壁结构件的电辅助制备方法，具体涉及钛合金、高强铝合金、高温合金箔材等难变形材料微沟槽辊压成形方法。所述方法包括在难变形金属箔材中通入可变电参数的脉冲电流，给定微沟槽成形深度h，通过温度反馈调节系统及散热单元辅助手段，保持试样表面温度场空间差异分布T₀、T₁、…T_i…T_n‑1、T_n，以此得到箔材表面微沟槽圆角回弹后曲率半径沿宽度方向呈现差异分布，电机驱动连续辊压成形即可获得带有连续大面积阵列微沟槽的空间弯曲薄壁结构件。

技术领域

本发明属于超薄板复杂结构成形领域，特别是涉及一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法。

背景技术

本发明属于超薄板复杂结构成形领域，特别是涉及一种带有连续大面积阵列微沟槽的难变形材料空间弯曲薄壁结构件的电辅助制备方法。

具有微通道散热传质技术特点的热交换器是一种高效、环保、节能、轻量化的散热器，与传统热交换器相比，微通道热交换器有着无法比拟的巨大优势，其中大尺寸微通道热交换器主要用于民用和国防领域，如汽车空调、相控阵雷达、航空发动机燃烧室和涡轮叶片等设备。用于航空航天等工业领域的大尺寸微通道热交换器内部微通道结构主要有平行流道式和三维错流式，散热材料通常选取铜、不锈钢、铝合金和钛合金等热传导系数较大的材料，以高超声速航空发动机强欲冷换热器为例，能够实现高温空气的高效率、快速深冷，从而使得温度降低到航空发动机正常工作的温度，常采用微通道换热器增强其冷却性能。一般微通道换热器从几何尺度上为毫米或亚毫米级的基本换热单元，微小尺度换热单元大部分是直径1mm以下、壁厚0.05mm左右的薄壁毛细圆管。

常见的微通道的加工方式主要有挤压技术、微细电火花加工技术、准分子激光微细加工技术和精密微细切削加工等，但面临着加工尺寸难以精确控制、材料去除率不高、加工表面质量较差等问题，且通常情况下，薄壁管等微尺度换热单元焊接为一个换热器整体后，需要把换热器弯曲成一定的形状，在此过程中，由于薄壁毛细管等微小尺度换热单元材料，很容易发生扭曲变形甚至损坏而影响换热器的换热性能。因此，亟需一种能够减小成形后弯曲变形破坏、高效率的制造钛合金等难变形材料带有微沟槽弯曲薄壁件的方法。

经检索，发现中国发明专利：一种曲表面金属微V形阵列结构精密冲压的方法。公开号：CN 107745026B申请号：201711241060.2该发明公开一种“一种曲表面金属微V形阵列结构冲压成型的方法”，先根据冲压的工艺材料参数、所需要的曲表面曲率以及微V形阵列结构的尺寸参数，计算预测出微V形阵列结构在冲压过程中的变形量；再根据其变形量，在平面金属板料上，设计出并磨削加工出相应的变形前的微V形阵列结构；最后通过冲压快速成型。该发明提供了一种新的曲表面微结构成形方法，克服了曲面上直接磨削或者切削加工微结构的缺点。但是，这种加工方式面向厚度较大板材，冷冲压无法成形出薄壁弯曲件。

经检索，发现中国发明专利：三维曲面微结构的批量热成型微加工方法。公开号：CN103232022B申请号：201310115655.9该发明公开一种“三维曲面微结构的批量热成型微加工方法”，首先在衬底圆片上形成凹槽；再将热释气剂加入硅酸钠的水溶液中，并搅拌均匀后，取适量加入上述凹槽内，再蒸发去除水分；然后将可热成型圆片与上述衬底圆片在真空或一定压力下粘结，使得凹槽密封；再将上述粘结后的可热成型圆片和衬底圆片加热至可热成型圆片的软化温度以上并保温，待凹槽中热释气剂放出的气体产生正压力使得密封腔体对应的可热成型圆片的对应部分热成型形成三维曲面微结构后，再冷却，退火；最后去除衬底圆片。该发明提供了一种三维曲面微结构的热成型方法，克服了批量生产的缺点，

然而，由于需要气体压力成形出三维曲面微结构，压力难以控制。另外，该方法具有工艺复杂、生产准备时间长、不适用于难变形金属材料等缺点。

发明内容