T2紫銅激光沖擊微擠壓成形的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、隨著微機電系統(tǒng)和微系統(tǒng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對微型零件及微成形技術(shù)提出了更高的要求。微擠壓成形工藝作為微成形技術(shù)的一個重要分支，在電子工業(yè)、通信技術(shù)、生物醫(yī)療及航空航天等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文在激光沖擊微成形的基礎(chǔ)上，利用微型凹模的約束作用，實現(xiàn)了利用激光支持爆轟波誘導沖擊壓力作用于板料表面，使其實現(xiàn)微擠壓成形。根據(jù)所提的方法和理論，本文對T2紫銅的激光沖擊微擠壓成形進行了系統(tǒng)的研究，詳細分析了激光參數(shù)、材料屬性、凹模孔徑等因素對其成形

2、性能的影響，并分析了各種失效形式。本文主要研究工作及成果如下:
　　 (1)介紹了微成形技術(shù)研究進展和尺寸效應(yīng)對微成形的影響，論述了激光沖擊微成形機理、爆轟波的傳播及演化過程，建立了峰值壓力的計算模型，討論了激光沖擊微擠壓成形的影響因素。設(shè)計了T2紫銅的拉伸實驗，實驗結(jié)果表明隨著試樣尺寸的減小，流動應(yīng)力隨之降低，與流動應(yīng)力尺寸效應(yīng)相符。
　　 (2)運用ABAQUS軟件對T2紫銅的激光沖擊微擠壓成形進行了數(shù)值分析，研究峰

3、值壓力、板料厚度、凹?？讖饺齻€因素對成形性能的影響。分析結(jié)果表明:成形深度隨著峰值壓力和凹?？讖降脑龃蠖龃?，但不是線性關(guān)系;成形深度隨著板料厚度的增大而減小，因為尺寸越大，流動應(yīng)力越大。等效應(yīng)力隨著峰值壓力和凹模孔徑的增大而增大，隨著板料厚度的增大而減小。中心區(qū)域的等效應(yīng)力一般較小，這是由于應(yīng)力空洞現(xiàn)象所造成的;凹模口處的等效應(yīng)力最大，故此處是裂紋及破裂的易產(chǎn)生區(qū)。
　　 (3)根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果設(shè)計了T2紫銅的激光沖擊微擠壓成

4、形實驗，主要采用了激光能量、板料厚度、晶粒尺寸和凹模孔徑四個影響因素。運用Veeco形貌測量儀檢測了成形深度，運用X-350A型殘余應(yīng)力測定儀檢測了成形背面的殘余應(yīng)力。檢測結(jié)果表明:成形深度隨著激光能量、晶粒尺寸和凹模孔徑的增大而增大，隨著板料厚度的增大而減小。對于晶粒尺寸的影響，可用Hall-Petch公式和表面層模型進行解釋。試樣背面中心區(qū)域的殘余應(yīng)力主要表現(xiàn)為拉應(yīng)力，其大小與成形深度相關(guān)。
　　 (4)將模擬結(jié)果與實驗結(jié)果