[发明专利]一种金属层状复合材料零部件近终成形方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属层状复合材料零部件成形技术领域，特别是提供了一种金属层状复合材 料零部件近终成形方法与装置。可用于金属层状复合材料零部件成形，特别适用于微型窄长 精密异形金属层状复合材料零部件的制造，也可推广应用于纯金属、合金、金属基复合材料 零部件的成形。

背景技术

金属层状复合材料零部件(如滑环、换向片、触头等)由于充分结合了两种或多种金属 各自的优点，具有优良的物理性能、化学性能以及综合力学性能，在高端微型精密仪器、微 型电控仪表、无线电元件以及半导体器件等方面应用广泛。目前已经公开报道的金属层状复 合材料零部件的制备方法一般是采用轧制+扩散退火、电镀+退火+轧制、爆炸复合+热处理+ 轧制、滚焊复合+轧制+退火等工艺成形金属层状复合板材[陈燕俊.贵金属层叠复合材料的制 备工艺与界面研究.浙江大学硕士学位论文，2001；余前春，等.微异型接点带制备方法的 研究现状.贵金属，2005，26(2)：72-74]，然后机加工制备金属层状复合材料零部件。但 是，这些制备方法都明显地存在着一些不足：(1)工艺较为复杂，周期长；(2)复合材料界 面的结合强度低；(3)需要采用机加工将复合材料加工成零部件，材料浪费严重，生产成本 高。

打破传统的材料成形加工模式，实现先进材料与零部件的高效、近终形、短流程、精密 成形，是金属材料加工技术的主要发展方向之一。而作为先进制造技术重要组成之一的冷压 成形技术，在国内外获得了广泛的发展和应用。冷压成形技术具有零部件尺寸精度高、表面 质量好，节约原材料，生产率高，可加工形状复杂零部件及难加工材料等优越性，在代替切 削加工、锻造、铸造和拉深工艺等用于制造精密零部件方面具有广泛用途。

成形装置是冷压加工的关键因素。一般冷压成形装置中都设计了将工件从凹模中顶出的 顶出机构：①在压力机上设置顶出机构，然后在装置的相应位置设计有顶杆；②若压力机上 没有专用顶出机构，则通过设计机械拉杆式联动顶出机构，靠上模回移时带动拉板、顶料杆 和顶杆来完成顶件任务；③采用气动顶出机构、凸轮式顶出机构等进行顶件。上述顶件方法 存在着一些明显的不足：①对压力机的配置有一定的限制；②需要设计复杂的顶件系统；③ 需要设置顶杆；④自动化程度低，生产效率不高。特别是在冷压成形金属零部件以及在航空 航天、精密仪器、生物医疗等领域具有广阔用途的微型窄长精密异型零部件时，采用上述顶 件方法，顶杆不仅又窄又高，设计复杂，稳定性差，而且模具也极容易失效，严重影响了产 品的质量和精度，提高了生产成本。

另一方面，在采用模具约束下的冷压成形技术制备金属层状复合材料零部件方面尚未见 到相关的研究报道。

因此，以金属层状复合材料为成形对象，开发一种金属层状复合材料零部件近终成形方 法与装置，制备具有优异使用性能、高尺寸精度和表面精度的精密零部件，将进一步加速金 属层状复合材料和冷压成形技术的推广与应用，并扩大冷压成形制造包括难加工合金和金属 基复合材料精密零部件等在内的国民经济高新技术领域和国防军工领域急需的高质量产品的 范围，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属层状复合材料零部件近终成形方法与装置，解决目前金 属层状复合材料零部件生产中工艺复杂、周期长、材料浪费严重、产品的界面结合强度低、 生产成本高等问题，

一种金属层状复合材料零部件近终成形方法，具体步骤如下：

(1)根据1∶1～1∶100的层厚比要求，机加工分别制备所需尺寸的待复合的金属板坯；

(2)对上述板坯进行退火处理，退火温度为260～550℃、保温时间为30～60min；

(3)用钢刷对退火后的板坯待复合表面进行处理；

(4)将待复合的金属板坯上下重叠装入模具内，以压下速率为0.1～2mm/min进行冷压 成形，直至金属充满模具型腔，即成形获得尺寸精度高、界面结合好的金属层状复 合材料零部件。

本发明所述的待复合的金属为纯金、纯银、纯铜、纯铝、金合金、银合金、铜合金、铝 合金。