塑性工程学报 第15卷 1.2微塑性成形不均匀性 当微塑性成形件的尺寸接近晶粒尺寸时,材料 微观组织性能的不均匀性对坯料的塑性变形产生了 显著影响, Engel等19在薄板的弯曲实验中观察到 了这一现象。对板厚为0.5mm、晶粒尺寸分别为 10m和70m的 Cuznal5板材在弯曲变形中应变的 分布进行测量,结果如图4所示。当采用细晶粒板 弯曲时内层为压缩变形、外层为拉伸变形,中间层 为未变形区,塑性变形较均匀;而采用粗晶粒板弯 曲时,应变分布混乱,塑性变形极不均匀。研究表 明这是由晶粒的各向异性引起的。 608.0 最大值:11.6% 最小值:-123% Spot Magn Det WD 200um 0-6.08.0-10.0 图5不同晶粒尺寸试样成形杯2 a)细晶试样成形杯;b)粗晶试样成形杯 CuZn15,硬化状态 Fig 5 Formed cup with specimens of different grain size 应变:Ex/% 10.08.0 细晶粒 粗晶粒 Cuznal5,粗晶粒 图4细晶和粗晶薄板弯曲变形时应变分布图 材料流动最大区域 a)细晶粒板;b)粗晶粒板 图6不同晶粒尺寸试样材料流动分布20 Fig. 4 Distribution of strain in fine and coarse grain sheet bend Fig 6 Distribution of material flow with 为研究在相对复杂成形中的变形不均匀现象 specimen of different grain size ger教授等202采用正反向复合挤压成形工艺 研究了试样尺寸、晶粒大小对变形的影响规律。图2微型零件的成形工艺研究现状 5为使用不同晶粒尺寸试样时的成形杯,可以发现 粗大晶粒材料成形杯的边缘参差不齐,呈现出明显 目前微成形工艺研究主要有两个方面:箔板微 的变形不均匀性。为了更深入地分析变形不均匀性冲压成形和体积成形。 问题,并考虑到材料塑性变形时会产生加工硬化现2.1薄板材料的成形 象,可以通过分析挤压成形件上的硬度分布来分析 金属箔材和薄壁零件大量应用在电子和MEMS 塑性应变的分布规律,如图6所示,当使用粗大晶产品中。随着MEMS的飞速发展和逐步进入实用 粒试样成形时,单个晶粒的性能对试样的塑性变形化,对微型零件的需求量急剧增加。近年来,德国 起决定作用,而单个晶粒的性能是随机的,这导致日本、美国和瑞士等制造业发达国家对金属箔板的 成形件的形状尺寸和性能的不均匀,微塑性成形件微冲压成形技术进行了大量的研究 的再现性差,这是微塑性成形的典型现象 在金属箔板的微冲压技术领域,国外主要对箔48 塑性工程学报 第 15卷 1．2 微 塑性成 形不均 匀性 当微塑性成形件的尺寸接近晶粒尺寸时 ，材料 微观组织性能的不均匀性对坯料的塑性变形产生 了 显著影响，Engel等 9_在薄板 的弯 曲实验中观察到 了这一现象。对板 厚为 0．5mm、晶粒 尺寸分 别为 10m和 70 m的 CuZnl5板材在弯 曲变形 中应变 的 分布进行测量 ，结果如 图 4所示 。当采用细晶粒板 弯曲时内层为压缩变形、外层为拉伸变形 ，中问层 为未变形区，塑性变形较均匀；而采用粗晶粒板弯 曲时，应变分布混乱 ，塑性变形极不均匀 。研究表 明这是由晶粒的各 向异性引起的。 CuZnl5，硬化状态 a CuZnl5，粗晶粒 b O 图 4 细 晶和粗晶薄板 弯曲变形时应变分布图[1 a)细晶粒板；b)粗晶粒板 Fig．4 Distributionofstrain infineandcoarsegrain sheetbend 为研究在相对复杂成形中的变形不均匀现象 ， Geiger教授等 采用正 反向复合挤 压成形工艺 ， 研究了试样尺寸、晶粒大小对变形的影响规律 。图 5为使用不同晶粒尺寸试样时的成形杯，可以发现 粗大晶粒材料成形杯的边缘参差不齐 ，呈现 出明显 的变形不均匀性。为了更深入地分析变形不均匀性 问题 ，并考虑到材料 塑性变形 时会产生加工硬化现 象 ，可以通过分析挤压成形件上 的硬度分布来分析 塑性应变的分布规律 ，如 图 6所示 ，当使用粗大晶 粒试样成形时，单个 晶粒的性能对试样 的塑性变形 起决定作用 ，而单个晶粒 的性能是 随机的，这导致 成形件的形状尺寸和性能的不均匀 ，微塑性成形件 的再现性差 ，这是微塑性成形 的典型现象 。 b 图 5 不同晶粒尺寸试样成形杯 a)细晶试样成形杯 ；b)粗晶试样成形杯 Fig．5 Form ed cup with specimensofdifferentgrain size 细 晶粒 粗 晶粒 材料流动最 大区域 图 6 不同晶粒尺寸试样材料流动分布_2旷 Fig．6 Distributionofmaterialflow with specimenofdifferentgrainsize 2 微型零件的成形工艺研究现状 目前微成形工艺研究主要有两个方面：箔板微 冲压成形和体积成形 。 2．1 薄板材料的成形 金属箔材和薄壁零件大量应用在电子和 MEMS 产 品中。随着 MEMS的飞速发展 和逐步进入实用 化 ，对微型零件的需求量急剧增加 。近年来 ，德 国、 日本、美国和瑞士等制造业发达 国家对金属箔板 的 微冲压成形技术进行 了大量的研究 。 在金属箔板的微 冲压技术领域 ，国外主要对箔 维普资讯 http://www.cqvip.com