[发明专利]基于压痕预溶池效应的大深径比微孔复合加工装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料的微孔成形加工技术领域，具体是涉及基于压痕预溶池效应的大深径比微孔复合加工装置及方法。

背景技术

通过现有技术中的机械钻削、冲压、特种加工等方法很难实现大厚度、大深径比的金属材料超微孔成形加工。

单纯依赖于金刚石钝圆效应的印压加工虽然能够在一定程度上实现大深径比的金属材料微孔成形，但是所产生的机械应力会造成被压工件的整体变形和底部凸起，而且压头尖部容易压透材料底部而导致尖部和基底材料的双重破坏。

单纯依赖腐蚀或电化学腐蚀方法的微孔加工技术可控性差，难以实现超微孔加工大厚度、大深径比的金属材料微孔成形加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于压痕预溶池效应的大深径比微孔复合加工装置及方法，用于解决上述不足。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：基于压痕预溶池效应的大深径比微孔复合加工装置，包括待加工金属片、用于印压待加工金属片的金刚石压头、装有与待加工金属片相对应腐蚀溶液的精密滴吸溶液装置，所述待加工金属片放置于透明玻璃机架上，所述待加工金属片与透明玻璃机架之间还设置有万用PH试纸，所述透明玻璃机架下部设置有与万用PH试纸相对应的彩色CCD视频图像采集系统。

基于压痕预溶池效应的大深径比微孔复合加工方法，包括：

(1)印压预成形：针对特定厚度的待加工金属片，采用金刚石压头对待加工金属片特定位置进行一定深度的竖直印压；在待加工金属片底部相对于待加工金属片底面留有一定的残余厚度，形成压痕预熔池；

(2)放置样件：将印压后的待加工金属片放置在透明玻璃机架上，在两者之间夹有万用PH试纸；

(3)滴入腐蚀溶液：选择与待加工金属片相对应的腐蚀溶液，采用精密滴吸溶液装置在压痕预熔池中央滴入特定量的该腐蚀溶液；

(4)在线监控：根据腐蚀特性计算反映时间，通过设置于透明玻璃机架下部的彩色CCD视频图像采集系统识别万用PH试纸的颜色变化、染色润湿面积的扩展程度；根据腐蚀作用特性，判断监控信号参数与待加工金属片底部成孔大小之间的数值关系，设置监控信号阈值；

(5)吸走腐蚀溶液：根据特定的待加工金属片底部成孔大小及成孔质量，结合监控阈值，提前吸干腐蚀溶液，实现待加工金属片底部的微孔成形加工。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明首先通过金刚石压头机械印压加工大厚度待加工金属来实现锥孔预成形，再利用压痕预成形的溶池效应，通过滴入化学腐蚀溶液对压痕底部进行腐蚀成孔，实现了成孔过程的可控性。该装置及方法充分结合了机械印压加工和腐蚀加工的优点，高效、可控性高、精度高，可适用于大厚度材料的大深径比单侧微孔成形加工；可有效控制待加工金属片底部成孔大小，有效消除单纯依赖印压加工成孔时的机械应力对被加工材料样件变形的影响，保证了超微孔成形的质量。

附图说明

图1为本发明待加工金属片印压预成形的结构示意图；

图2为本发明待加工金属片腐蚀成孔的结构示意图。

图中标号为：1-金刚石压头，2-待加工金属片，3-压痕预溶池，4-精密滴吸溶液装置，5-腐蚀溶液，6-万用PH试纸，7-透明玻璃机架，8-彩色CCD视频图像采集系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1和图2可知，基于压痕预溶池效应的大深径比微孔复合加工装置，包括待加工金属片、用于印压待加工金属片的金刚石压头、装有与待加工金属片相对应腐蚀溶液的精密滴吸溶液装置，所述待加工金属片放置于透明玻璃机架上，所述待加工金属片与透明玻璃机架之间还设置有万用PH试纸，所述透明玻璃机架下部设置有与万用PH试纸相对应的彩色CCD视频图像采集系统。

其加工方法，包括：