使用特殊的套筒和活塞组合夹具是为了在热塑性成型 (TPF) 过程中对块体金属玻璃 (BMG) 施加严格的物理约束。通过约束块体材料，这些夹具确保高压仅在接触界面产生粘塑性流动，从而在不改变零件整体形状的情况下消除表面粗糙度。
该夹具的核心功能是将表面处理与块体变形分离开来。它迫使材料在微观层面流动以消除粗糙度，同时在机械上防止零件几何形状发生任何宏观变形。
约束的力学原理
控制粘塑性流动
在热塑性成型中，块体金属玻璃会软化，并像粘性流体一样具有流动性。如果没有约束，施加必要的 [高压] 来整平表面不规则性将不可避免地压碎或扭曲整个组件。
套筒和活塞组合充当边界条件。它在机械上将材料的“块体”锁定在原位。
瞄准接触界面
由于套筒阻止了块体材料向外膨胀，因此施加的能量完全集中在接触界面。
这是活塞面与零件表面相遇的区域。夹具确保粘塑性流动仅限于此，有效地仅在需要填充凹陷和整平峰值的地方重新分布材料。
保持宏观几何形状
这种设置的主要优点是保持尺寸精度。
虽然表面纹理发生显著变化——变得更光滑，因为它贴合了抛光的活塞——但夹具可防止宏观几何变形。零件保留其原始的整体尺寸和公差，避免了在无约束压制中常见的“挤压”效应。
理解权衡
依赖于精密配合
该方法的有效性完全取决于夹具本身的精度。
如果活塞和套筒之间的间隙过大，材料可能会“飞边”或挤入间隙。如果配合过紧，摩擦可能会阻碍平滑所需的压力传递。
流动限制
这种夹具设计专门用于表面处理，而不是块体重塑。
它限制了材料流入新的复杂形状的能力。因此，它严格来说是一种精加工或校准工具，而不是复杂几何形状的主要成型工具。
将此应用于您的流程
如果您的主要重点是尺寸保真度： 确保套筒提供刚性、接近零公差的约束，以防止块体材料发生任何横向膨胀。
如果您的主要重点是表面质量： 最大化通过活塞传递的压力，同时知道夹具将防止这种力扭曲组件的形状。
通过使用此夹具，您可以将潜在的破坏性高压工艺转化为精确的表面处理操作。
摘要表：
| 特征 | 在块体金属玻璃整平中的功能 | 主要优点 |
|---|---|---|
| 套筒约束 | 提供刚性边界条件 | 防止横向膨胀和变形 |
| 活塞压力 | 将能量集中在接触界面 | 驱动粘塑性流动以实现平滑 |
| 零公差配合 | 最小化零件之间的间隙 | 消除材料飞边和挤压 |
| 局部流动 | 将表面与块体分离开来 | 保持尺寸精度/公差 |
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参考文献
- Maximilian Frey, Ralf Busch. Thermoplastic forming of additively manufactured Zr-based bulk metallic glass: A processing route for surface finishing of complex structures. DOI: 10.1016/j.matdes.2020.109368
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
