超聲振動輔助紫銅箔板塑性變形行為與微沖裁機理研究.pdf

1、隨著微機電系統(tǒng)的快速發(fā)展，對于箔板微型構件的需求量在不斷上升的同時，在質量上也提出了更高的要求，這些箔板微型構件尺寸小，而且對尺寸精度和表面質量要求高，這給微成形技術的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。本文提出了超聲振動輔助微沖裁工藝來改善箔板微型構件的成形質量。金屬箔板材料在超聲振動條件下，表現(xiàn)出了特殊的力學性能，而超聲振動輔助微沖裁正是利用了這種力學性能以及在成形過程中應力應變狀態(tài)的改變來改善成形件的質量，對成形高精度、高質量的箔板構件具有重要意

2、義。
　　為了研究超聲振動對紫銅箔板塑性變形行為的影響，本文研制了超聲振動輔助單向拉伸裝置。該裝置是由萬能試驗機、超聲振動系統(tǒng)以及連接裝置組成。對超聲振子進行模態(tài)分析，優(yōu)化其結構設計，保證其振動性能，獲得最佳方案是在振子端部開槽0.2mm寬、10mm長的開槽方案用以夾持試樣。
　　使用研制的超聲振動輔助力學性能測試裝置對不同晶粒尺寸的紫銅箔板進行單向拉伸實驗。研究發(fā)現(xiàn)，在實驗中加載超聲振動紫銅箔板的屈服強度和抗拉強度降低，表

3、現(xiàn)出了超聲振動對金屬材料的軟化效應。在超聲振動作用下，紫銅箔材的硬化指數(shù)增大，退火態(tài)紫銅箔板延伸率略有降低，軋制態(tài)紫銅箔板延伸率略有升高。對拉伸試樣斷口進行分析表明，加載超聲振動條件下，斷口附近晶粒變形更加劇烈，韌窩數(shù)量增多。
　　對振動輔助微沖裁進行了有限元分析，采用了單邊間隙板厚比分別為6％-20%五種不同的沖裁間隙在有無加載振動條件下進行了仿真，結果表明在間隙為8%且加載超聲振動時沖裁質量最好。對振動輔助沖裁中的箔板應力狀態(tài)

4、進行了分析，振動緩解了沖裁過程中的應力集中，增大了壓應力，使其在較大靜水壓力下變形，抑制了裂紋的萌生。
　　研制了加載了超聲振動的微沖裁模具，研究了超聲振動輔助在不同晶粒尺寸和不同沖裁速度下對微沖裁質量的影響，結果表明使用退火狀態(tài)的紫銅箔板在有無超聲狀態(tài)下沖裁斷面都是光亮帶，但加載超聲振動條件下沖裁斷面光潔平整，粗糙度低。使用軋制態(tài)的紫銅箔材沖裁斷面光亮帶比例隨沖裁速度的增加而增加，而加載超聲振動輔助后沖裁斷面光亮帶長度比例要優(yōu)于