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。     

超塑性微挤压成形测控软件开发

针对超塑性微挤压成形实验中操作不便、自动化程度较低的问题,基于VB.net平台开发了功能完备的测控软件;首先从成形系统的控制模型出发,运用面向对象方法设计了实用、简洁、清晰的软件架构;其次,解决了控制软件与多种硬件设备的通信问题,实现了对实验过程的控制与实时监测,并开发了基于Access数据库和XML文档的数据管理模块;该控制软件操作方便、扩展性强、易于维护,很好地满足了常温和高温下的超塑性微成形实验。     

铜合金表面织构冷压成形实验研究

研究了一种高效低成本的表面织构加工方法——表面织构冷压成形工艺,并验证了其制备功能性表面织构的可行性.将铜合金在不同温度下退火制备不同晶粒尺寸的试样,通过自行开发的表面织构冷压成形系统,对铜合金进行圆形凹坑表面织构冷压成形实验.使用超景深三维显微镜对织构形貌进行分析,并研究了不同载荷、晶粒尺寸对单点表面织构冷压成形结果...     

Micro-hydromechanical deep drawing of metal cups with hydraulic pressure effects

Micro-metal products have recently enjoyed high demand. In addition, metal microforming has drawn increasing attention due to its net-forming capability, batch manufacturing potential, high product quality, and relatively low equipment cost. Micro-hydromechanical deep drawing (MHDD), a typical microforming method, has been developed to take advantage of hydraulic force. With reduced dimensions, the hydraulic pressure development changes; accordingly, the lubrication condition changes from the macroscale to the microscale. A Voronoi-based finite element model is proposed in this paper to consider the change in lubrication in MHDD according to open and closed lubricant pocket theory. Simulation results agree with experimental results concerning drawing force. Changes in friction significantly affect the drawing process and the drawn cups. Moreover, defined wrinkle indexes have been shown to have a complex relationship with hydraulic pressure. High hydraulic pressure can increase the maximum drawing ratio (drawn cup height), whereas the surface finish represented by the wear is not linearly dependent on the hydraulic pressure due to the wrinkles.     

T2紫铜箔材的U型弯曲变形

设计了箔板U型弯曲试验方案,使用不同凹模槽宽尺寸和圆角半径的微型模具,在三思微型试验机上完成了试验,分析了模具几何尺寸、箔板厚度等对箔板U型弯曲变形中冲头载荷、回弹以及表面质量的影响。研究结果表明,槽宽尺寸或圆角半径减小时,最大冲头载荷显著增加,且冲头载荷上升和下降速率都明显增大;对比两种不同厚度箔板的冲头载荷显示,冲头载荷减小速率明显快于横截面面积的减小速率,说明产生了明显的尺寸效应;另外,圆角半径或板厚减小,导致回弹角度增大,成形件精度降低;虽然成形件表面比较平整,但侧面出现划痕提示需要提高模具表面质量和采取润滑措施。以上研究结果对指导箔板微成形工艺设计具有重要意义。     

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。     

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。     

Zr基非晶合金微塑性成形工艺研究

研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金(Vit.1)在370～430℃区域内等温压缩变形行为,获得其高温粘性流变规律。利用透射电镜分析Vit.1在370℃时应变软化及420℃时应变强化现象。根据所确定的高温变形工艺参数,使用快速加热精密微塑性成形系统进行了Vit.1微型齿轮成形试验,研究不同温度及载荷下的齿轮成形工艺。利用扫描电镜、原子力显微镜和显微硬度计对成形件的表面形貌和性能分析结果表明,在温度395℃及载荷350N条件下成形出的非晶合金微型齿轮性能均匀表面光洁度好,利用此微成形工艺可以获得质量良好的微型零件。     

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。     

黄铜箔拉伸屈服强度的尺寸效应

为了研究金属箔的塑性变形性能与尺寸的相关性,在常温下对不同厚度和晶粒尺寸的黄铜箔试样进行了单向拉伸实验.结果表明:随着厚度或晶粒尺寸的减小,箔的屈服强度都会升高,晶粒尺寸对屈服强度的影响满足Hall-Petch细晶强化关系,厚度减小使屈服强度升高也可以主要归结于晶粒尺寸的减小.此外,当箔的厚度小于100 靘时,厚度/晶粒尺寸比不能表征屈服强度的尺寸效应.