微塑性成形技术的研究进展

对尺度效应在微塑性成形中所表现出来的特点,以及对微体积和微板料的成形特点、成形设备和成形工艺等的研究进展及所取得的成果进行了总结。     

微成形技术在塑性加工中的应用研究

快速增长的MEMS市场为微系统工程提供了广阔的发展和应用空间,对微金属零件的需求也日益增多,结合微成形技术和传统塑性加工方法,可以提高微零件精度和生产率,实现批量生产,但是也对微成形技术和塑性加工提出了新要求.尺度效应的影响使得微塑性成形成为一个全新的领域,传统的塑性加工理论无法继续使用.本文在介绍微成形概念的基础上、对其在塑性加工中的应用、进展以及研究方法进行了分析总结,并阐述了相关的关键技术.     

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。     

纯铝和LY12铝合金微塑性成形性能评价试验研究

设计并加工直槽和V型槽两种微型模具,使用工业半硬纯铝和LY12铝合金材料,将成形筋高度和填充面积比作为评价参数,分析模具槽宽尺寸、成形温度和摩擦条件对微塑性成形性能的影响,借助SEM对成形件进行形貌观察和分析。试验结果表明槽宽尺寸越小、成形温度越低坯料微塑性成形能力越差;材料的塑性变形能力越好其微塑性成形性能越好。当槽宽尺寸小于100μm时填充比急剧减小,表现出明显的尺寸效应。     

电磁微成形技术研究进展

随着塑性微成形特征尺寸进一步缩小,材料种类不断扩大,单纯依靠模具施加载荷的方法已经越来越难以制备出满足尺寸精度和使用性能要求的微型三维构件,亟需探索新的塑性微成形新原理、新方法和新工艺。电磁微成形技术是一种利用载流导体在磁场中受到洛伦兹力而变形的高应变速率成形方法,能够有效克服微成形过程中成形性能下降、尺寸精度难以保障等问题,具有拓展塑性微成形应用领域的巨大潜力。首先从电磁成形技术的原理与特点出发,介绍了电磁成形过程中高应变速率效应对材料性能的特殊作用,然后综合分析了微成形过程中尺度效应对材料力学行为和成形性能的影响规律及相关机制,详细评述了电磁微成形技术在金属超薄板冲压以及金属表面微纳结构压印中的优势与不足,最后总结并提出了电磁微成形技术在理论和工艺方面所面临的机遇与挑战。     

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。     

微细塑性成形研究进展

随着计算机集成技术和微机电系统 (MEMS)的迅速发展 ,微细塑性成形技术作为一种微细加工技术正在发挥着越来越重要的作用。与传统的宏观塑性加工不同 ,微细塑性成形不但加工对象尺寸小 ,要求精度高 ,而且在加工过程中材料所表现出来的性质与宏观加工相比也有许多不同之处 ,尺度效应将会发生。本文系统地介绍了微细塑性成形技术产生的背景 ,阐述了微细塑性成形技术的研究现状 ,探讨了微细塑性成形技术发展过程中所面临的一些技术难点、微细塑性成形理论研究的发展方向和技术应用前景。     

金属塑性微成形技术的理论探讨

介绍了塑性微成形技术的发展背景及其基本特点,阐述了塑性微成形技术的研究现状,综述了尺寸效应及其对塑性微成形工艺的影响,探讨了塑性微成形技术发展过程中所面临的一些技术难点,并对其发展趋势进行了预测。     

微成形技术发展现状

随着产品微型化趋势的加强和现代加工业迅猛发展,国内外专家和学者对微成形展开了广泛而深入地研究,其理论与技术不断被创新,并走向成熟.本文介绍了近年来微成形技术发展现状并进行了总结.     

塑性成形技术的现状及发展趋势

叙述了塑性成形技术的现状，介绍了现代塑性成形技术的发展趋势，提出了当代塑性成形技术的研究方向。     

金属薄板微成形技术的研究进展

文章阐述了金属薄板微成形的基本概念和金属微成形中的尺寸效应,综述了微拉深、增量成形、微弯曲和冲裁等薄板微成形技术的研究现状,并简单介绍了作者的研究成果,展望了薄板微成形技术的发展方向和趋势。     

微成形工艺数值模拟多晶体模型

从坯料的多晶体结构角度考虑自由表面影响构建多晶体模型。该模型中将坯料分为自由表面层、过渡层和内部层三部分。将自由表面层中的晶粒看作单晶体,通过引入晶体取向考虑晶体变形的各向异性,解释塑性变形的非均匀性;在过渡层中,考虑相邻晶粒的影响;在内部层中,将晶粒看作类似多晶体材料变形。使用建立的模型,采用MSC Superform软件模拟镦粗变形过程。模型分析结果表明,坯料塑性变形出现了流动应力的分散性和变形的非均匀性。计算结果与试验结果吻合较好,这说明建立的模型是有效的。     

SUS 304超薄板的微拉深成形尺度效应

设计开发了3套典型盒形件微拉深模具,分别为模具Ⅰ、模具Ⅱ、模具Ⅲ,将厚度分别为100,50和20μm的3种材料分别在常温、850和950℃的温度下进行热处理,将热处理后的板料放在3种模具中进行拉深成形,研究其最大拉深力和成形深度。研究发现,微成形过程的尺度效应很明显,最大成形力和成形深度会明显减小,且不能简单用宏观成形中的相似性和类比性进行计算和解释。通过归一化处理引入尺寸比例系数λ和厚度晶粒尺寸比t/D,发现λ能够更好地解释模具Ⅰ、Ⅱ相对较大尺寸微成形过程,模具Ⅲ成形过程只能通过引入厚度晶粒比t/D才能更好地解释微成形突变现象。     

室温微成形尺寸效应对材料强韧性影响的研究现状

重点梳理了近年来微成形尺寸效应理论的研究进展,归纳总结了现有文献中关于微成形中变形行为的各种尺寸效应与材料屈服强度、塑性、抗拉强度、断裂韧性的关系,包括:晶粒尺寸、厚度尺寸以及两者之间的比值对屈服强度有重要影响;伸长率随厚度的增加而增加;抗拉强度与厚度尺寸和晶粒尺寸之间存在复杂关系;材料的断裂韧性与各种尺寸有密不可分的关系。并分析了这些研究结论存在差异的原因,同时,指出现有微成形尺寸效应机理目前存在有争议和亟待解决的关键问题。     

板材脉冲激光微冲击成形技术及研究现状

激光微冲击成形是利用脉冲激光作用于材料时引起的等离体爆轰波的冲击作用,使超薄板材产生塑性变形的新技术,可以用于微弯曲、微拉深、微胀形等。文章介绍了脉冲激光微冲击成形技术的原理和特点,概括了激光微冲击成形的影响因素和有限元模拟关键技术,从激光诱导冲击波、板材变形机制、冲击后材料力学性能和微观组织变化等方面,综述了激光微冲击成形技术的研究进展,并对其发展趋势进行展望。     

精锻产品精度预测技术的研究现状

发展和应用精密成形技术是一个节约能源、节约材料、提高效率的有效途径。精锻技术在汽车、宇航、机械、电子等支柱产业的发展中得到了广泛的应用。本文从成形件的弹性变形、模具的弹性变形、模具的磨损以及热胀冷缩几个方面综合论述了精锻产品精度预测技术的研究现状及存在的问题，并对其未来可能的发展趋势进行了分析和探讨。     

堆焊快速成形低碳钢件的组织与微观力学性能

采用自制的低碳Ti、B微合金化金属芯焊丝进行了金属零件的堆焊快速成形试验,研究了成形件的组织特征和显微硬度,结果表明:沿沉积高度方向上,成形件的连续组织具有分层特征,珠光体的含量逐渐减少,铁素体的含量逐渐增加,表层主要为块状铁素体,这与成形件各区域的热循环条件和基板材料中C元素的扩散有关;成形件底部和中间区域的显微硬度显著高于表层区域的显微硬度。采用纳米压痕法研究了成形件组织中针状铁素体和块状铁素体的微观力学性能,结果表明:针状铁素体的硬度是块状铁素体的1.28倍,两者的弹性模量相当。因此,获得大量的针状铁素体组织是提高成形件力学性能的重要途径。     

板料增量成形的研究进展

板料增量成形是采用简单模具对板料进行逐次塑性加工的一种工艺,不需要专用的模具就可以成形较为复杂的零件,同时还具有成形力小、柔性高的特点,特别适合多品种小批量零件的生产方式,因此得到国内外学者的重视。本文重点从板料的增量压弯成形、增量拉深胀形、增量微成形3个方面对板料增量成形的发展进行综述,还对板料增量成形工艺的发展前景进行了展望,指出进行理论创新、开发新的模拟软件、探索新的成形方案、开发增量成形新设备是发展趋势。     

Classification of size effects and similarity evaluating method in micro forming

Micro size effects are the particular phenomena in metal micro forming. Therefore, it is the point of the further research on micro-forming processing and theories. The experiential formulas and deformation theories of the conventional forming can be adopted to the micro-forming processing, on condition that the micro size effects are classified as micro size effects on material constitution and micro size effects on processing condition. On the basis of theory of similarity, a new concept, similarity precision is defined as similarity mete-wand of micro size effects. The similarity precision of two kinds of micro size effects above is demonstrated by adopting data of references, and application from conventional forming to micro forming is illustrated in terms of these methods of classifying and evaluating micro size effects.     

微注射成型中工艺参数对微塑件成型质量影响的实验研究

利用微细电火花技术加工了特征尺寸为500μm的微流道塑件模具型腔。基于正交实验优化设计法,进行了微注射成型工艺实验。通过极差分析和方差分析,提出了各工艺参数对微流道塑件填充质量的影响规律,并分析其原因,给出了各工艺参数的最优水平组合及其对填充率影响的趋势图。实验结果表明,对于PP材料,注射量、注射速度、注射压力对填充率的影响较大,熔体温度影响相对较小;注射量的贡献率为52.29%,保压压力的贡献率仅为2.05%。