電磁衝印設備 ELECTROMAGNETIC STAMPING APPARATUS

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

16/746,516

專利證號

US 11,413,676 B2

專利獲證名稱

電磁衝印設備 ELECTROMAGNETIC STAMPING APPARATUS

專利所屬機關 (申請機關)

國立臺灣師範大學

獲證日期

2022/08/16

技術說明

本研究旨在開發一「電磁驅動」往復式進給模組，規劃應用於複合式高速衝印系統，以便快速製作「高密度非球面精微模坑陣列」。研究透過電流磁效應原理，以家用交流電源驅動電磁驅動機構，透由交流電交變特性，使電磁驅動機構的磁極隨時間交變，作動頻率達120 Hz，可獲致高速往復運動目的。實驗以此高速往復運動，驅使電磁驅動機構的衝擊頭對材料表面進行高速衝印，材料經彈性及塑性變形過程，模坑表面產生應變硬化，晶粒組織變得更緻密，能有效改善模坑表面疲勞強度及耐磨耗性，達非球面模坑製作目的。衝擊頭表面以含硼聚晶鑽石(BD-PCD, Boron doped polycrystalline diamond)及碳化鎢為材料，並於開發的線上研磨機構，進行非球面研磨製作，其峰谷差值(P-V)分別達11.78 μm及6.46 μm，表面粗糙度為Ra 0.78 μm與Ra 0.46 μm，經高速衝印結果顯示，成型的微模坑表面粗糙度分別可達Ra 0.77 μm與Ra 0.35 μm。實驗發現，不同的模仁材料、電磁驅動機構彈簧常數及衝擊頭深度位置等三因素，影響模坑的深度。電磁驅動機構以4100匝設計，當模仁以退火鋁合金為材料，彈簧常數2.7 N/mm，及衝擊頭深度位置在26 μm時，所創造出的衝擊力，能使非球面模坑深度達15 μm。在工件進給速度方面，實驗也發現，模仁在2160 mm/min高速移動條件下，模坑能獲得最高的幾何形狀。經實驗證實，於86 mm2面積內，高速衝印成型完整的400顆高密度非球面微模坑，時間僅需3.3秒，且具高一致性，模坑與衝擊頭重疊率可達95%以上，證實本研究提出的電磁驅動往復式進給模組，能達高速、高密度及高一致性衝印成型的能力

備註

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

產學合作組

連絡電話

77341329

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