304不锈钢薄板微拉深实验及数值模拟研究

发布时间：2020-09-04 20:39

　　随着近代高新技术的快速发展,微零件在各行各业得到广泛的应用。由于塑性成形可以批量生产、生产高效率、性能稳定等特点,使塑成形技术在塑性成形领域的应用前景十分的广阔。但是随着零件尺寸的减小,特别是在材料的晶粒尺寸接近零件的特征尺寸时,在成形过程中材料的成形规律表现出与宏观尺寸成形规律不同的尺寸效应现象,使得微成形应用受到了相当大的限制。目前,对于金属薄板的筒形件拉深的尺寸效应的研究较少。本文初步研究了304不锈钢薄板在微塑性成形过程中的材料特性,通过模型建立和数值模拟验证了尺寸效应的存在并给予了合理的解释。首先通过简单的单向拉伸实验研究了材料的力学特性。本文将不同热处理温度、不同厚度的304不锈钢薄板进行了单向拉伸实验,实验结果表明:随着薄板厚度的减小,薄板的流动应力越大表现出明显尺寸效应现象。如果以相对晶粒厚度表示厚度与平均晶粒大小的比值,则薄板的流动应力,随着相对晶粒厚度的减小而增大,以此为依据建立模型,计算结果可以合理预测实验结果。其次进行筒形件微拉深实验,通过对拉深过程中薄板的应力应变状态的分析,建立最大拉深力计算公式,当薄板厚度较大时可以很好的预测不同厚度薄板的最大拉深力,但是当薄板厚度较小时效果较差。最后结合有限元数值模拟技术,采用ABAQUS分析软件,对304不锈钢薄板筒形件微拉深成形进行了数值模拟。通过对微拉深实验中筒形件的建模分析表明:在微拉深过程中,不同的凸凹模圆角半径,对应力应变的分布有一定的影响,且等效应力的最大值主要集中在凹模圆角半径区域;在最大拉深力的模拟中,数值模拟结果与实验结果相接近,要优于建模计算的结果。
【学位单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG306
【部分图文】：

零件,零件可靠性,问题探索,微电机系统

微系统技术、微电机系统具有结构微型、功能集成等优点，成为各的热点，被世界公认为是与信息技术、生物技术并列的另一个产业十分广阔[1]。品微型化的要求下，对微零件可靠性的要求也越来越严格，这就对了更高的要求，比如如何生产小体积、高精度、性能稳定、高密零件。针对这些问题探索微塑成形技术的成形理论和研究金属塑性为诸多学者的关注的焦点。虽然世界上一些工业发达国家，如日进行了大量的研究并且取得了一些可观的成果，但对整个微塑成形目前为止还处于探索和实验研究阶段。所以在技术探索中，该领域的激烈竞争，掌握核心技术意味着抢占科学技术的制高点[2]。因此术的基础理论和工艺方法，应用数值模拟对成形工艺进行优化，具意义。微塑成形制成的微零件在日常生活领域中得到广泛的应用，比如心子枪微拉深杯、CPU 内部引脚、微型挤压零件、微型罩壳等。如图示。

微型零件

c)体积微成形件 d)微型罩壳c)Volume micro forming d)Miniature housings图 1-2 微型零件[4,6]Fig.1-2 Micro parts[4,6]塑成形技术的研究现状微塑成形技术研究进展宏观塑性成形相比，当微零件的至少有一个维度的几何尺寸在毫米级以微零件成形过程中，材料的力学性能表现出与宏观成形中的力学性能的，这就是所谓的“尺寸效应”[7]。研究尺寸效应是研究微成形技术的基ul 等[8]使用晶粒大小相同不同厚度的纯铝薄板进行了薄板单向拉伸实验明随着薄板厚度的减小，流动应力和屈服应力逐渐减小。T.A.Kans uNi18Zn20 和 CuZn15 薄板进行拉伸试验中，研究结果表明：随着薄板小，流动应力呈现出逐渐减小的现象，当晶粒大小的尺寸和薄板厚度的

对比图,拉深,微观,拉深件

第 1 章绪论，如图 1-3 宏观拉深件和微拉深件的对比图。发现在拉深比深件的成形质量良好，而微拉深件凸缘处有褶皱，由于微部分的阻碍作用明显，成形过程中压边力呈波动性变化从而皱能力降低。Iran Aminzahed 等[12]研究了压边力对盒形件在影响，实验表明通过对成形力和回弹数据分析，压边力在宏拉深中的作用明显。Justinger H 等[13,14]对黄铜箔微拉深和冲形出高质量的微筒形件。

【参考文献】