H62微塑性成形尺度效應(yīng)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著微電子信息產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，微塑性成形技術(shù)作為一種全新的塑性加工技術(shù)在整個(gè)加工制造業(yè)中正發(fā)揮著越來越重的作用。在航空航天、精密電子儀器、生物醫(yī)療、軍事國(guó)防等方面，微型產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用空間。隨著微細(xì)零件的尺寸的減小，在成形過程中材料表現(xiàn)出不同于宏觀加工的特性，對(duì)尺度具有一定的敏感性即尺度效應(yīng)。然而，到目前為止，對(duì)微塑性成形技術(shù)研究還缺乏相應(yīng)的系統(tǒng)的成形理論體系。本文從材料力學(xué)特性入手，通過微型試樣單向拉伸試驗(yàn)和有限元模擬的方法，初步研究

2、了H62銅合金在微塑性成形過程的材料特性，以微拉深工藝為例，探討了微拉深工藝中的一些變化特點(diǎn)，為微拉深成形工藝應(yīng)用于實(shí)際提供一定的指導(dǎo)。 本文系統(tǒng)地介紹了微塑性成形技術(shù)及其尺度效應(yīng)和目前常用于解釋尺度效應(yīng)的塑性理論。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)塑性變形尺度在毫米或毫米以下尺度，一些原本在傳統(tǒng)塑性加工中與尺寸大小無關(guān)的材料流動(dòng)規(guī)律以及工藝參數(shù)等都表現(xiàn)出對(duì)零件尺寸具有強(qiáng)烈的敏感性和依賴性。本文通過H62銅合金薄板的材料力學(xué)性能微型拉伸實(shí)驗(yàn)，在晶粒尺

3、度一定的情況下，研究了試樣的寬度和厚度尺寸對(duì)抗拉強(qiáng)度、延伸率和流動(dòng)應(yīng)力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著試樣寬度和厚度的減小，材料的抗拉強(qiáng)度也會(huì)隨之減小，其值減小的梯度與比表面的增加梯度有關(guān)，延伸率也逐漸減小，材料塑性降低，表現(xiàn)出各向異性突出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了材料在試件尺度微型化過程中的本征尺度效應(yīng)的存在，同時(shí)也說明了表面層理論的合理性。 結(jié)合有限元數(shù)值模擬技術(shù)，采用商用分析軟件ABAQUS對(duì)H62銅合金薄板微拉深成形進(jìn)行了數(shù)值模擬。在建

4、立模型過程中，結(jié)合表面層模型，考慮了表層晶粒的影響，將板料進(jìn)行分層處理，對(duì)于不同的層賦予不同的材料屬性，分析了相對(duì)凸模直徑。Dp/t、摩擦系數(shù)、模具尺度和壓邊力對(duì)成形的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著Dp/t值的變化，成形仍然具備幾何相似性的特點(diǎn)，但微拉深的成形機(jī)理發(fā)生了變化；隨著尺度的微型化，接觸摩擦增大顯著，摩擦機(jī)理發(fā)生變化，摩擦對(duì)微拉深的成形影響主要體現(xiàn)在成形的后半階段，尤其對(duì)最大成形力的影響顯著；模具尺度對(duì)微拉深成形的影響主要體現(xiàn)在