铜/镍复层箔双极板软模微成形机理及工艺研究

发布时间：2021-02-21 11:11

　　近年来,微电子和微机电系统的快速发展对高性能的金属微型零件提出更高要求,零件结构微型化及其功能复合化成为发展趋势。复层金属作为新型复合材料,因具有成本低廉、综合性能优良等优势在微电子和微机电系统领域具有广泛应用前景。因此迫切需要开发高效率、低成本、高精度的微型零件微细制造技术。塑性微成形技术相对于其它微细加工技术具有成本低、工艺简单、精度高等优点。然而,当微型零件的尺寸或特征尺寸处于介观尺度时,其塑性变形行为和宏观尺度存在较大区别,出现了尺度效应现象。同时由于复层金属的引入,其特殊性能与尺度效应的耦合使得其塑性变形更加复杂,导致通过塑性微成形技术制造微型零件变得更加困难。因此如何通过塑性微成形技术高质量、低成本地制造复层金属微型零件是目前迫切需要解决的关键问题。本文首先建立了考虑流动应力尺度效应的铜/镍复层箔微流道软模成形有限元模型,分析了微流道软模成形变形过程和应力应变特点,研究了材料参数和模具结构对微流道成形质量的影响,在此基础上,分析了双极板软模微成形变形特点和成形质量。模拟结果显示,微流道成形分为基本成形阶段和贴模阶段,模具深宽比对成形质量有很大的影响,深宽比为0.5时微流道成... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

软模成形原理

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2 国内外研究现状及分析.1 金属双极板软模微成形工艺研究现状在刚模冲压中，凸凹模都是刚性模具，通过冲压成形得到想要的几何形软模成形中，只有一个刚性模具，如图 1-1 所示，通常刚性模具置于板，获得设计的零件轮廓，在板料上方是软模，软模上方则是刚性冲头。刚性冲头施加载荷，使软模变形并传递压力，薄板在压力的作用下，慢刚性模具，最终得到与凹模轮廓一致的形状。目前通过软模成形工艺制板是一个研究热点，并且已经获得了一些研究成果。

图 1-3 典型液压成形模具[16]图 1-4 液压胀形与压力焊成形原理[19]（2）辊压成形工艺上海交通大学[20]发明了基于辊压成形的质子交换膜燃料电池金属双极造方法，成形原理如图 1-5 和图 1-6 所示。该工艺可以在一条生产线上完极板流道的制造以及双极板的连接、尺寸精整和双极板剪切冲裁，可以避极板连接时产生的重新定位误差。但是由于在辊压过程中板材受力面积，容易产生翘曲变形，增加制造辊子的难度，并最终影响双极板的成形质精度。图 1-5 单极板辊压成形[20]图 1-6 双极板辊压成形[20]

【参考文献】：
期刊论文
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[2]激光冲击软模大面积微弯曲成形方法[J]. 王霄,张迪,顾春兴,沈宗宝,刘会霞.  光学精密工程. 2014(09)
[3]质子交换膜燃料电池金属双极板制造方法综述[J]. 吴海华,刘富林,李厅,黄川.  电源技术. 2014(08)
[4]微型燃料电池304不锈钢双极板累积成形研究[J]. 吴俊峰,王匀,朱凯,陈万荣,尹必峰,张园园.  锻压技术. 2014(04)
[5]质子交换膜燃料电池概述[J]. 吴冰,汤松臻.  科技与企业. 2013(20)
[6]数值模拟的双层金属板拉深成形工艺研究[J]. 时丰兵,赵学智,夏琴香,余钜,冯剑勇.  现代制造工程. 2012(02)
[7]双金属板拉深性能影响因素的模拟及分析[J]. 邹冬平,刘勇.  锻压技术. 2008(02)
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[10]不锈钢/铝复合板的成形性能研究[J]. 周俊杰,庞玉华,苏晓莉.  轻合金加工技术. 2005(09)

博士论文
[1]金属双极板电磁微成形工艺研究[D]. 赵庆娟.哈尔滨工业大学 2015

硕士论文
[1]铜/镍复层箔微拉伸塑性变形行为研究[D]. 耿芳芳.哈尔滨工业大学 2017
[2]燃料电池金属极板冲压过程有限元模拟及工艺优化[D]. 魏曦.武汉理工大学 2010
[3]钢/铝复合板变形规律和性能的研究[D]. 李民权.湖南大学 2009
[4]微拉深工艺的实验研究及计算机模拟[D]. 席庆标.上海交通大学 2007



本文编号：3044268