微小尺寸纯铜镦粗试验及其成形特性

主要研究了晶粒尺寸、变形速度对微镦粗工艺的影响。不同的晶粒尺寸可采用重结晶的方式获得。本试验是在常温下以不同变形速度对微型铜圆柱体进行镦粗试验,结果表明：材料流动呈现出各向异性的特点,并随压下量增大而更明显;屈服应力降低并出现较大波动;材料出现先硬化后软化现象;在相同变形量下,流动应力呈现出明显波动;变形速度对材料流动、初始屈服应力、流动应力影响不明显。     

ZL101合金微镦粗尺度效应研究

在固态常温和半固态等温条件下,对微小尺度的ZL101合金进行了镦粗试验,研究坯料的流动应力变化情况。试验结果表明：对于固态常温微成形,存在着流动应力下降、流动应力波动的尺度效应;对于半固态等温微成形,在固相率为45%~90%的区间范围内,没有明显的流动应力下降、流动应力波动等尺度效应现象。     

微成形中材料非均匀流动研究

为了找出微成形过程中材料非均匀流动的特点，在常温下对具有不同晶粒尺寸的微型铜圆柱体进行了镦粗实验。结果表明，微小尺度下材料呈现出明显的非均匀流动，且这一非均匀流动随晶粒尺寸和变形量的增大而剧烈。为微成形工艺设计、模具设计提供了必要的信息与指导。     

摩擦条件对微镦粗流动应力波动影响

为了研究微小尺度成形件材料流动应力波动特点,采用纯铜圆柱体,在不同的摩擦条件下进行镦粗试验,并通过测量端面显微硬度来研究应力波动情况。结果显示,在大变形和有润滑的条件下,流动应力波动较小。     

微小尺度镦挤复合成形研究

为了研究晶粒尺寸对微成形工艺的影响,在常温下对具有不同晶粒尺寸微型铜圆柱体坯料进行了微型镦挤复合成形,获得了微小尺度下材料流动特点及相关工艺参数。所得结果表明,所成形的微型杆-法兰件挤出杆端随着材料晶粒尺寸的增大而逐渐呈现出凹凸不平的现象,即出现非均匀流动;随着晶粒尺寸的增大,凸模单位压力逐渐减小;晶粒尺寸的变化对于各个阶段成形力变化趋势没有明显的影响。     

微型正挤压尺度效应实验研究

为研究晶粒尺寸对微型正挤压工艺的影响,设计了微成形实验,在常温下对具有不同晶粒尺寸的微型铜圆柱体坯料进行了微型正挤压成形,获得了微小尺度下材料流动的特点及相关实验参数。所得实验结果表明,随着晶粒尺寸的增大,成形实验的可重复性变差,即材料出现非均匀流动;凸模的单位压力逐渐减小,但是成形过程中成形力变化趋势并不随晶粒尺寸的变化而变化。     

6063铝合金半固态反挤压数值模拟

对采用近液相线半连续铸造方法制备的6063铝合金半固态坯料进行了热模拟压缩试验。根据试验获得的不同温度与应变速率下的应力-应变曲线,采用有限元软件DEFORM-3D对温度为615～625℃、应变速率为0.1～5.0s-1、最大变形程度为60%条件下的半固态铝合金反挤压成形过程进行了数值模拟。研究了变形程度、变形温度、凸模速度、摩擦因数对成形过程的影响,并对变形工艺参数进行了优化。结果表明,随着变形程度增大,处于大变形区内的材料流动速度与方向变化明显,小变形区也逐渐参与变形,变形的不均匀性更加明显。随凸模速度的增大,坯料流动速度加快,整个变形的不均匀程度加剧,对成形不利。随着变形温度的升高,处于大变形区内的材料等效应变明显增大,而材料各点的等效应力均有所减小。摩擦条件对材料变形的影响不显著。     

微注塑成型中熔体充模流动的影响因素研究

针对微注塑成形中因熔体的质量小、所含的热量少及流动通道截面尺寸微小等特点所带来的不同于宏观注塑成形中的熔体流动问题及影响因素,进行了理论分析及相关试验研究。结果表明,微注塑成形中,模具温度是影响微尺度下熔体流动的重要工艺因素,且随通道截面尺寸的减小而逐渐增大;而壁面滑移对微小熔体流动行为的影响,也随通道尺寸的减小而增大。此外,模具排气、通道表面粗糙度等因素的对微注塑成形的影响也不可忽视,而表面张力等因素的影响可被忽略。     

薄壁内外齿形件旋压成形机理

针对内外齿形件在旋压成形时容易出现齿形角不对称、齿侧壁厚分布不均及齿顶圆角填充不饱满的问题,采用数值模拟与成形试验相结合的方法,对薄壁内外齿形件旋压成形时的应力与应变分布、材料变形特点以及材料流动情况进行了研究;通过总结应力、应变分布规律及材料变形规律,揭示了其成形机理。结果表明:薄壁内外齿形件旋压成形过程是剪切变形与挤压的复合成形;成形过程中接触区域均处于三向应力状态;内外齿稳定成形区域处于平面应变状态,口部裙边与底部飞边为压缩类应变状态;因内外齿形的形状特点,旋压成形时材料变形具有周期性、不均匀性和不对称性的特点;材料整体流动与旋轮啮合方向一致。     

超声振动对纯钛TA1微圆柱体压缩过程的影响

塑性成形中施加超声振动可以软化金属、改善材料成形性能,在拉拔等塑性成形工艺中已有广泛的应用,但超声振动在微成形中的应用则需要首先研究其对介观尺度材料成形性能的影响规律。文章设计了不施加超声振动和施加超声振动条件下纯钛TA1微圆柱体的压缩试验,研究了其流动应力的变化特点。试验结果表明,施加超声振动后材料流动应力的降幅随着试样尺寸的减小和超声振幅的增加而增加;材料的硬化指数随着单位体积材料吸收超声能量的增加先增大后减小。     

晶体塑性模型分析微圆柱墩粗变形尺寸效应机理(英文)

为了分析单个晶粒变形行为对微成形的影响,将自由表面的晶粒看作单晶体构建晶体塑性模型。基于率相关晶体塑性理论,考虑试样尺寸、初始晶体取向及其分布,分析微圆柱体墩粗变形中尺寸效应机理。结果表明,流动应力随着试样尺寸的减小而明显减小,晶体取向的分布对试样流动应力具有显著影响,并随着塑性变形的进行而减小。由于单晶体的各向异性,在试样表层发生了明显的非均匀变形,这将导致表面粗糙度的增加,小尺寸试样则更加明显。过渡晶粒的存在使得晶粒各向异性对表面形貌的影响减小。模拟结果得到了实验验证,这表明所建立的模型适合于以尺寸依赖性、流动应力分散性和非均匀变形为特点的微成形工艺分析。     

温度对黄铜微成形镦粗的影响规律研究

微成形是微细加工技术群体中的一项技术.由于尺寸效应的影响,微成形比传统的塑性成形更为复杂.研究表明：零件微型化导致了尺寸效应,使传统的塑性加工工艺不能直接应用于微成形,材料不能再看作是均质的,而提高温度进行加工有可能抵消掉非均质材料特性.本文通过H62黄铜（直径从4mm到0.5mm）的加热镦粗实验,其结果与冷成形时进行比较,表明温度影响成形结果,加热使得材料流动趋向于均匀,流动应力降低,因此微成形能通过提高加工温度改进成形结果.     

Microforming of superplastic 5083 aluminum alloy

The mechanical behavior of superplastic 5083 aluminum alloy during microforming process was investigated by finite element analysis.A micro V-groove die was modeled to analyze the effects of forming time,load and temperature on the microformability of the 5083 aluminum alloy.First,the microformability of the 5083 aluminum alloy was estimated using a microformability index.The simulation results show that the microformability increases with the forming load,time and temperature increasing.Superplasticity of the 5083 aluminum alloy during microforming using the V-groove die was also investigated in terms of the effective strain rate.The results show that the superplasticity of the 5083 aluminum alloy occurs in a specific part of the material for a specific period during the microforming process depending on the forming conditions and the microformability index.     

精密微塑性成形系统的研制

随着微型零件尺寸的减小,对成形设备提出了更高要求,传统的塑性成形设备难以在小行程下实现载荷和位移的精确控制。针对微成形的特点研制了精密微塑性成形系统,设计了宏动／微动相结合的驱动系统,微动部分使用压电陶瓷作为驱动器,宏动部分采用精密丝杠旋钮来实现,借助数据采集系统进行数据的实时采集和处理,使用成形工艺控制器对微成形过程进行精确控制,该系统可以对模具进行加热以实现等温成形,由温度PID控制器控制。使用该精密微塑性性成形系统进行了微成形试验,所成形的微型齿轮零件质量良好。     

微成形摩擦研究进展

评述了微成形在微细加工领域中的优势及存在的挑战。介绍了近年来体积微成形和板材微成形在摩擦的尺寸效应、摩擦模型、数值模拟中对摩擦的处理以及润滑方法等方面的研究进展。分析了当前微成形摩擦研究中存在的问题。展望了微成形摩擦有待研究的方向。     

微塑性成形技术及其力学行为特征

以微塑性成形工件尺寸微小化后尺寸效应的本质性特征为基础,分析了材料流动规律的尺寸效应、成形过程中的接触摩擦问题、温度效应等力学行为,讨论了工件的尺寸精度控制和成形设备选择等工艺技术问题,以及有限元模拟现状,进一步探讨了微塑性成形技术未来发展的基本方向。     

微细塑性成形工艺实现及最新研究进展

阐述了微细塑性成形工艺的基本概念,从材料性能、摩擦、工艺、模具加工及成形装置等方面分析了微小尺度零件成形加工的技术特点,指出其中的关键问题是微细尺度下材料性能的变化规律,研究了微细尺度摩擦规律以及微细模具和微成形装置的设计制造。指出了微细成形的研究要充分利用现有的技术,不断深入研究,最终可实现微细成形工艺的实际应用。