H62微塑性成形尺度效應及數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著微電子信息產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，微塑性成形技術作為一種全新的塑性加工技術在整個加工制造業(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、軍事國防等方面，微型產(chǎn)品具有廣闊的應用空間。隨著微細零件的尺寸的減小，在成形過程中材料表現(xiàn)出不同于宏觀加工的特性，對尺度具有一定的敏感性即尺度效應。然而，到目前為止，對微塑性成形技術研究還缺乏相應的系統(tǒng)的成形理論體系。本文從材料力學特性入手，通過微型試樣單向拉伸試驗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，為微拉深成形工藝應用于實際提供一定的指導。 本文系統(tǒng)地介紹了微塑性成形技術及其尺度效應和目前常用于解釋尺度效應的塑性理論。研究發(fā)現(xiàn)，當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的材料流動規(guī)律以及工藝參數(shù)等都表現(xiàn)出對零件尺寸具有強烈的敏感性和依賴性。本文通過H62銅合金薄板的材料力學性能微型拉伸實驗，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抗拉強度、延伸率和流動應力的影響。實驗結果表明，隨著試樣寬度和厚度的減小，材料的抗拉強度也會隨之減小，其值減小的梯度與比表面的增加梯度有關，延伸率也逐漸減小，材料塑性降低，表現(xiàn)出各向異性突出。實驗結果驗證了材料在試件尺度微型化過程中的本征尺度效應的存在，同時也說明了表面層理論的合理性。 結合有限元數(shù)值模擬技術，采用商用分析軟件ABAQUS對H62銅合金薄板微拉深成形進行了數(shù)值模擬。在建

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