[发明专利]一种微型热管电场辅助超塑挤压成形方法及装置

说明书

本发明提出一种微型热管电场辅助超塑挤压成形装置，包括：连接模座、绝缘螺栓、绝缘螺母、上云母片、导套、上模座、导柱、下模座、下云母片、方形石墨电刷块、石墨电刷固定夹具、机架、螺栓、螺母、绝缘螺栓、电缆、挤压筒、坯料、挤压杆、陶瓷加热圈、压头及测温装置。相较于传统加工方法，本发明的热‑电‑力耦合作用有助于降低镁锂合金材料变形抗力、提升塑性变形能力，同时促进了内部裂纹的止裂甚至愈合。该方法对实现外径2mm及以下尺寸的镁锂合金微型热管精密制造具有重要意义，能够解决镁锂合金微型热管加工难度大、尺寸精度差、性能不稳定的技术难题。

技术领域

本发明涉及一种轻质金属微型热管电场辅助挤压成形方法及装置，特别是一种镁锂合金微型热管脉冲电流辅助超塑挤压成形方法。

背景技术

随着航空航天和微电子技术的高速发展，设备内部高热流密度电子元器件的散热问题越来越受到人们的重视，大量的热量如果不能及时散出，将会对设备的可靠性造成极大的影响。微型热管被誉为热的超导体，可以在较小的体积和温度梯度下驱散大量热量，在集成电路、近地轨道卫星等领域获得了广泛的应用。

目前，微型热管主要有化学刻蚀、挤压、微机械加工三种方法，来加工制造各种形状的微沟槽结构。然而，化学刻蚀易产生锥形多余材料，机械加工工艺效率低，不适合细长热管的制造。挤压工艺可实现微沟槽热管的高质高效生产，但是由于常温下镁锂合金等材料塑性差、微观尺度下摩擦阻力增大、模具磨损加剧等诸多问题，导致传统挤压工艺制造的热管微沟槽尺寸一致性和表面光洁度差，热管的形状和尺寸难以达到使用要求。

经检索现有钱双庆等申请的专利：微型热管制造方法(申请公布号CN108362147A)通过3D打印制造外壁具有筋肋的芯材，在芯材外围布置导电金属层，通过电化学的方法，使得金属在芯材外侧沉积，形成管壁金属层。这种方法加工难度小，方式简单，形成的沟槽尺寸好，但是加工的热管内应力较大，容易发生翘曲，开裂，成形速度较慢，效率低，成本高，且容易造成环境污染。

华南理工大学汤勇等采用充液增压方法，配合多齿刀具和高速钢球旋压工艺加工微热管内壁沟槽。该方法可加工出具有鳞刺、犁沟等表面结构的沟槽管，这种沟槽结构可以大大提高热管的毛细压力和传热性能。但是，这种方法在加工过程中，刀具要承受较大的接触应力，摩擦应力和旋转带来的机械冲击，刀具磨损严重，容易发生断齿，压溃等现象，对刀具的强度要求较高，增加了制造成本。

哈尔滨工业大学徐杰等采用挤压的方法制造出带有沟槽的微型热管。该挤压方法可以实现热管的高效生产。但是，在挤压过程中需要将坯料加热到一个较高的温度，模具的磨损比较严重，脱模较困难。

由于镁锂合金塑性较差，导致传统加工方法制造的热管存在微沟槽尺寸不均匀、热管残余应力大、表面粗糙度较高等问题。虽然，依靠热挤压的方法可以显著降低镁锂合金的流变应力，提升塑性变形能力，但是，需要在挤压工艺设备中增加加热装置与保温设备，增加了工艺的复杂性，且造成的能量消耗巨大。受镁锂合金材料难变形、微型热管结构复杂和结构尺寸较小等多重因素的交互影响，传统制造工艺尚缺乏镁锂合金微型热管精确成形与性能协同调控方法，难以实现高性能目标控制。

发明内容

本发明的目的在于针对传统加工技术中的不足，提供一种镁锂合金微型热管电场辅助超塑挤压成形方法及装置，以解决现有镁锂合金微型热管加工难度大，尺寸精度差、性能不稳定的技术难题。

本发明的具体技术方案如下：一种微型热管电场辅助超塑挤压成形方法及装置，其主要包括：连接模座(1)、4个8绝缘螺栓(2)与绝缘螺母(3)、1上云母片(4)、导套(5)、上模座(6)、导柱(7)、下模座(8)、2个下云母片(9)、2个方形石墨电刷块(10)、2个石墨电刷固定夹具(11)、机架(12)、4个3螺栓(13)及螺母(14)、4个6绝缘螺栓(15)及螺母(16)、电缆(17)、挤压筒(18)、坯料(19)、挤压杆(20)、陶瓷加热圈(21)、压头(22)、测温装置(23)。