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利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-04-23
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2020-08-18
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-12-28
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-04-23
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202010325063.X 申请日 2020-04-23
公开/公告号 CN111438764B 公开/公告日 2021-12-28
授权日 2021-12-28 预估到期日 2040-04-23
申请年 2020年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 B26F3/00B26D7/06B26D7/02G01N1/28 主分类号 B26F3/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 林葆、陈家豪、舒秋豪、倪华良 第一发明人 林葆
地址 浙江省杭州市经济开发区白杨街道2号大街1158号杭州电子科技大学 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州浙科专利事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
刘元慧
摘要
本发明公开了利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法,包括内盛有纯水或去离子水的超声波水槽、超声波源,超声波水槽固定设置在底板的一端,底板的另一端设置有水平滑轨,水平滑轨上滑动设置有铝箔驱动组件。其加工方法为:1)将铝箔展平后垂直放置与超声波水池中;2)开启超声波处理3‑10min;3)关闭超声波,伺服电机抬升横梁,带动样品升高;4)再次开启超声波;5)循环执行步骤2)‑4),直到达到处理目标;6)取出脱水后存储备用。本发明通过设置的特定装置实现在加工过程中铝箔按照事先设定的参数进行逐步抬高,通过移动铝箔实现等间距的空隙,其实现装置结构简单,自动化程度高,方法简便易于实现。
  • 摘要附图
    利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法
  • 说明书附图:图1
    利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法
  • 说明书附图:图2
    利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法
  • 说明书附图:图3
    利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法
  • 说明书附图:图4
    利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法
  • 说明书附图:图5
    利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-12-28 授权
2 2020-08-18 实质审查的生效 IPC(主分类): B26F 3/00 专利申请号: 202010325063.X 申请日: 2020.04.23
3 2020-07-24 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.超声波装置加工连续多孔铝箔的方法,该超声波装置包括内盛有纯水的超声波水槽(1)、设置在超声波水槽(1)正下方的超声波源(2),其特征在于所述超声波水槽(1)固定设置在底板(3)的一端,底板(3)的另一端设置有水平滑轨(4),所述水平滑轨(4)上滑动设置有用于带动铝箔(5)前后上下移动的铝箔驱动组件;其特征在于,该方法包括以下步骤
1)将铝箔(5)展平后一端通过夹具(16)固定在横梁(6)上,手动推动支撑组件,使铝箔(5)位于超声波水槽(1)的中部位置,然后启动伺服电机(15),带动铝箔(5)进入超声波水槽(1)内,使铝箔(5)的上边缘处于事先设定的超声波水槽(1)高度;
2)铝箔(5)位置调整好后,开启超声波源(2),使其控制在100kHz,240W的条件下超声3‑
10min;
3)关闭超声波源(2),伺服电机(15)启动,丝杆(14)工作,带动升降台(7)上升,横梁(6)升高,带动样品升高到指定距离;
4)再次启动超声波,完成铝箔(5)下一位置的超声;
5)循环执行步骤2)‑4)的动作,直至达到处理目标;
6)取出烘干后存储备用。

2.如权利要求1所述的超声波装置加工连续多孔铝箔的方法,其特征在于所述铝箔驱动组件包括支撑组件、横梁(6)、升降台(7)及升降台驱动机构,所述支撑组件包括一体式设置的竖直板(8)和水平板(9)、及设置在竖直板(8)和水平板(9)侧面的肋板(10),所述水平板(9)的底部设置有与水平滑轨(4)配合使用的滑块(11),所述竖直板(8)上固定设置有竖直滑轨(12)及与竖直滑轨(12)平行的腰型通孔(13),所述横梁(6)的一端穿过腰型通孔(13)后与升降台(7)固定连接,横梁(6)的另一端延伸到超声波水槽(1)的上方,所述升降台(7)的侧边设置有与竖直滑轨(12)卡接的卡槽。

3.如权利要求2所述的超声波装置加工连续多孔铝箔的方法,其特征在于所述升降台驱动机构包括丝杆(14)及伺服电机(15),所述升降台(7)远离横梁(6)的一端套接设置在丝杆(14)上。

4.如权利要求2所述的超声波装置加工连续多孔铝箔的方法,其特征在于所述横梁(6)位于超声波水槽(1)的一端上固定设置有用于夹住铝箔(5)的夹具(16),所述铝箔(5)完全浸没在纯水中且不与超声波水槽(1)的内壁接触。

5.如权利要求1所述的超声波装置加工连续多孔铝箔的方法,其特征在于铝箔(5)的宽度即垂直于声波传播方向的长度大于超声波源的尺寸。

6.如权利要求1所述的超声波装置加工连续多孔铝箔的方法,其特征在于铝箔(5)加工过程中,其孔是从铝箔(5)上端逐步向下加工的。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于金属加工技术领域,具体涉及一种利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法。

背景技术

[0002] 多孔金属箔材料的加工工艺方法,极大地受限于待加工箔材的厚度和强度。金属材料所具有的导电导热、韧性以及塑性变形能力,使得在金属表面打孔时倾向于使用减材技术,如:机械切削、离子术切割、激光蚀刻等。对于一定厚度范围内的金属箔材,可以使用剪裁的方式进行造孔,但是工艺复杂,孔隙尺寸受限。
[0003] 利用超声波对金属多孔箔进行加工的技术,可用于金属箔表面造孔或者金属块体表面造孔,孔径尺寸范围2.5μm‑156μm。该技术加工耗时短,技术相对简单,绿色环保等特点。但是,由于超声波在水中传播时,受到液面高度,耗散功等输入参数以及材料表面质量的影响,能量分布并不均匀,其结果导致采用简单设置时,超声波孔倾向于在波节(驻波)处以及材料表面更易于气泡成核的区域。波节位置的控制相对复杂,单源超声波的波节强度沿着传播方向呈纺锤状分布,且受到液面高度、输入功率等参数制约,其超声波孔分布及孔径分布难以满足要求较高的应用场景,比如:集流体要求孔分布均匀,孔径均一。所以需要开发一种可控性更高的工艺方法以满足孔径分布要求较高的应用。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的问题,本发明设计的目的在于提供一种利用超声波加工连续多孔铝箔的装置及方法。该发明通过增加超声波的输出频率降低超声波空穴效应对材料表面造成的随机破坏,再利用特定的装置,利用波节即驻波点在特定位置通过积累效应在铝箔上产生微孔,然后通过移动铝箔实现等间距的空隙。
[0005] 本发明通过以下技术方案加以实现:
[0006] 所述的利用超声波加工连续多孔铝箔的装置,包括内盛有纯水或去离子水的超声波水槽、设置在超声波水槽正下方的超声波源,其特征在于所述超声波水槽固定设置在底板的一端,底板的另一端设置有水平滑轨,所述水平滑轨上滑动设置有用于带动铝箔前后上下移动的铝箔驱动组件。
[0007] 所述的利用超声波加工连续多孔铝箔的装置,其特征在于所述铝箔驱动组件包括支撑组件、横梁、升降台及升降台驱动机构,所述支撑组件包括一体式设置的竖直板和水平板、及设置在竖直板和水平板侧面的肋板,所述水平板的底部设置有与水平滑轨配合使用的滑块,所述竖直板上固定设置有竖直滑轨及与竖直滑轨平行的腰型通孔,所述横梁的一端穿过腰型通孔后与升降台固定连接,横梁的另一端延伸到超声波水槽的上方,所述升降台的侧边设置有与竖直滑轨卡接的卡槽。
[0008] 所述的利用超声波加工连续多孔铝箔的装置,其特征在于所述升降台驱动机构包括丝杆及伺服电机,所述升降台远离横梁的一端套接设置在丝杆上。
[0009] 所述的利用超声波加工连续多孔铝箔的装置,其特征在于所述横梁位于超声波水槽的一端上固定设置有用于夹住铝箔的夹具,所述铝箔完全浸没在纯水或去离子水中且不与超声波水槽的内壁接触。
[0010] 所述的利用超声波加工连续多孔铝箔的装置,其特征在于铝箔的宽度即垂直于声波传播方向的长度大于超声波源的尺寸。
[0011] 所述的超声波装置加工连续多孔铝箔的方法,其特征在于包括以下步骤:
[0012] 1)将铝箔展平后一端通过夹具固定在横梁上,手动推动支撑组件,使铝箔位于超声波水槽的中部位置,然后启动伺服电机,带动铝箔进入超声波水槽内,使铝箔的上边缘处于事先设定的超声波水槽高度;
[0013] 2)铝箔位置调整好后,开启超声波源,使其控制在100kHz,240W的条件下超声3‑10min;
[0014] 3)关闭超声波源,伺服电机启动,丝杆工作,带动升降台上升,横梁升高,带动样品升高到指定距离;
[0015] 4)再次启动超声波,完成铝箔下一位置的超声;
[0016] 5)循环执行步骤2)‑4)的动作,直至达到处理目标;
[0017] 6)取出脱水烘干后存储备用。
[0018] 所述的利用超声波加工连续多孔铝箔的方法,其特征在于铝箔加工过程中,其孔是从铝箔上端逐步向下加工的。
[0019] 本发明通过设置的特定装置实现在加工过程中铝箔按照事先设定的参数进行逐步抬高,通过移动铝箔实现等间距的空隙,其实现装置结构简单,自动化程度高,方法简便易于实现。
[0020] 说明书附图
[0021] 图1为本发明装置原理图;
[0022] 图2为本发明装置整体结构示意图;
[0023] 图3为100kHz超声波处理后的铝箔上的等间距孔陈列图;
[0024] 图4(a) 40kHz 超声波处理后的铝箔在液面线附近的的排孔以及在其它位置的驻波孔;(b)100kHz超声波处理后的铝箔在液面线附近的排孔,其余位置未受到破坏;
[0025] 图5为孔分布示意图;
[0026] 图中,1‑超声波水槽,2‑超声波源,3‑底板,4‑水平滑轨,5‑铝箔,6‑横梁,7‑升降台,8‑竖直板,9‑水平板,10‑肋板,11‑滑块,12‑竖直滑轨,13‑腰型通孔,14‑丝杆,15‑伺服电机,16‑夹具。

实施方案

[0027] 以下结合说明书附图对本发明做进一步详细说明,并给出具体实施方式。
[0028] 本发明利用超声波加工连续多孔铝箔的装置,该装置通过确定超声波的输出频率降低超声波空穴效应对材料表面造成的随机破坏,再通过设置的铝箔驱动组件,从而实现利用驻波点在特定位置通过积累效应在铝箔上产生微孔,然后通过移动依次向上移动样品,实现在铝箔上产生等间距的孔隙。
[0029] 如图1‑2所示,本发明具体结构包括长宽高约300mm*240mm*150mm的超声波水槽、超声波源、底板、铝箔驱动组件,超声波水槽内盛有纯水或去离子水,超声波源位于超声波水槽的下方,其中,超声波水槽固定设置在底板的一端、底板的另一端固定设置有水平滑轨,水平滑轨上滑动设置有用于带动铝箔前后上下移动的铝箔驱动组件。该铝箔驱动组件包括支撑组件、横梁、升降台及升降台驱动机构,支撑组件包括一体式设置的竖直板和水平板、及设置在竖直板和水平板侧面的肋板,水平板的底部设置有与水平滑轨配合使用的滑块,该滑块卡接设置在水平滑轨上,其移动方式为手动调节,用力推拉肋板,即可带动支撑组件沿水平导轨前后移动,从而带动横梁前后位置移动,横梁位于超声波水槽的一端上固定设置有用于夹住铝箔的夹具,铝箔完全浸没在纯水或去离子水中且不与超声波水槽的内壁接触。
[0030] 驱动横梁上下移动的具体结构为,竖直板上固定设置有竖直滑轨及与竖直滑轨平行的腰型通孔,横梁的一端穿过腰型通孔后与升降台固定连接,横梁的另一端延伸到超声波水槽的上方,升降台的侧边设置有与竖直滑轨卡接的卡槽,升降台驱动机构包括丝杆及伺服电机,升降台远离横梁的一端套接设置在丝杆上,伺服电机工作驱动丝杆工作,丝杆工作带动升降台沿着竖直滑轨上下移动,从而带动横梁上下移动。
[0031] 本发明利用超声波装置加工连续多孔铝箔的方法,具体步骤为:1)将铝箔展平后一端通过夹具固定在横梁上,手动推动支撑组件,使铝箔位于超声波水槽的中部位置,然后启动伺服电机,带动铝箔进入超声波水槽内,使铝箔的上边缘处于事先设定的超声波水槽高度;2)铝箔位置调整好后,开启超声波源,使其控制在100kHz,240W的条件下超声3‑10min;3)关闭超声波源,伺服电机启动,丝杆工作,带动升降台上升,横梁升高,带动样品升高到指定距离;4)再次启动超声波,完成铝箔下一位置的超声;5)循环执行步骤2)‑4)的动作,直至达到处理目标;6)取出烘干后存储备用。
[0032] 上述加工方法在加工过程中,铝箔必须保证尽可能的平整,褶皱会成为气泡的生核点,造成随机破坏;铝箔的边缘容易造成应力集中,容易造成破坏,所以铝箔的宽度(垂直于声波传播方向的长度)应大于超声波源(超声波放大器)的尺寸;铝箔只可以以升高的方式进行加工。否则,之前制造的孔会成为超声波空化泡的生核点,导致孔形貌被破坏;孔径尺寸与超声波处理时间相关,根据需要进行调整。
[0033] 采用本发明装置及加工方法对铝箔进行加工,其100kHz超声波处理后的铝箔上的等距孔阵列如图3所示,超声波频率在40kHz附近时,由于空化效应的物理作用非常剧烈,容易在铝箔的其余位置造成非预期的孔洞,如图4(a)所示,当超声波频率超过100kHz以后,超声波空化造成的物理破坏效果明显减弱,避免超声波空化效应在非目标位置击穿铝箔造成通孔,如图4(b)所示。当超声波传递到水面时,气液界面会反射一部分声波,与后续的波相叠加造成声强的极大值点,增强空化作用的物理破坏效果。由于频率增加以后,超声波在水中传播时消耗较大,并且反射率较低。所以,叠加后的极大值出现在气液界面附近,由此导致超声波空穴造成的孔洞被局限在液气界面附近。
[0034] 超声波在波节位置击穿铝箔后,随着时间延长,空穴尺寸会逐渐扩大。可根据目标孔穴尺寸选择超声波处理时间。处理完成后,即可以通过抬升样品高度,继续其他位置制造新孔。如图5所示,孔分布纵向尺寸Pd由伺服电机控制,即加工方法的步骤3),孔分布横向尺寸P'd与输入功率相关,液面高度相关,需要通过预实验测试。
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