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。     

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.     

精密微塑性成形技术的现状和发展趋势

随着微/纳米科学与技术的不断发展,以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微型机械系统(MEMS)受到人们高度重视,MEMS技术的发展对微型构件的微细加工技术带来挑战。文章介绍了塑性微成形技术的发展背景及其基本特点,综述了微成形的基本问题、微型零件成形工艺以及成形设备、数值模拟等方面的研究现状,并对其发展趋势进行了展望。     

轻合金电致塑性成形技术研究进展

轻合金室温难变形的特性在一定程度上限制了其广泛应用,而电致塑性成形技术在提高轻合金塑性、解决其成形性能差等方面具有较大优势。在传统金属材料电致塑性效应研究基础之上,综述了铝、镁、钛等典型轻合金电致塑性成形机理的研究进展,并对电致塑性成形工艺应用的研究情况进行了介绍。总结了轻合金电致塑性成形机理及应用研究的不足。     

材料塑性与几何尺寸关系研究

为找出微成形过程中材料塑性与几何尺寸间的关系,在常温下对具有不同晶粒尺寸和几何尺寸的铜试件进行了拉伸实验.结果表明,在试件直径不变条件下,随着晶粒尺寸的增大,材料的延伸率逐渐降低;在晶粒尺寸不变条件下,随着试件直径的减小,材料延伸率在逐渐降低;材料的延伸率与试件晶粒个数有关;随着晶粒尺寸的增大或试件直径的减小,材料延伸率的波动性在逐渐增大.为微成形工艺设计、模具设计提供了必要的信息和基础数据.     

镁合金塑性成形技术研究进展

综述了镁合金塑性成形技术的研究现状,介绍了镁合金挤压、轧制、锻造、板料成形的成形特点及最新研究进展,探讨了关于镁合金塑性成形领域亟待解决的问题,展望了镁合金塑性成形技术的发展方向。     

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。     

复合塑性成形新技术及其应用

介绍了几种复合塑性成形新技术,包括热锻冷锻复合技术、板料冲压冷锻复合技术、以及结合铸造和锻造特点开发出来的铸造锻造技术和半固态成形技术,以及它们在工业生产中的应用情况。     

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。     

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。     

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.     

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。     

微塑性成形模拟材料细观建模

在微塑性成形的模拟中,通常使用立方体来表示晶粒,此种模型和多晶体材料的细观组织相差很大。提出了一种在ABAQUS环境下对三维实体进行Voronoi剖分,同时保证其边界不被破坏的方法,并将该方法用于一个镦粗算例的坯料建模。算例的模拟结果与文献报道的试验结果对比,结果显示,该建模方法与晶体塑性理论相结合,能很好地模拟微成形中塑性流动的各向异性。     

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。     

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。     

Size effects on flow stress of C3602 in cylinder compression with different lubricants

Micro parts are more difficult to be formed than macro parts because of size effects. The size effects on the flow stress of copper alloy C3602 with different lubricants were studied. Specimens were heat treated at 350°C for 1 h and 700°C for 3 h in nitrogen atmosphere, respectively. The initial diameters of the specimens were varied from 5 to 1 mm with a height-to-diameter ratio h ₀/D ₀ = 1.5. Cylinder compression was carried out in the lubrication condition with talc powder, without lubricant, with petroleum jelly, and with vegetable oil. The experiment was carried out at room temperature on a universal testing machine INSTRON 5569 with a strain rate of $ \dot \varepsilon $ \dot \varepsilon = 0.0025 /s. The results show that with the same lubricant, the yield strength decreases with a decrease in specimen size for the specimens annealed at 350°C for 1 h; however, it increases with a decrease in specimen size for the specimens annealed at 700°C for 3 h. The yield strength decreases with an increase in grain size. The influences of lubricants on yield strength become larger with miniaturization of the specimens.     

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。