精密微塑性成形技术的现状及发展趋势论文

2021-02-08 论文

　　引言

　　微塑性成形技术主要是采用塑性变形的方式进行形成微型零件的工艺方法，在多种复杂形状微小零件作用下能够达到微米量级，所以在微型零件的制造上较为适用。微塑性成形技术并非是传统塑性成形工艺的简单等比例缩小，其作为新的研究领域对实际的发展有着重要促进作用，故此加强这一领域的理论研究就有着实质性意义。

　　1 精密微塑性成形原理特征及方法分析

　　1.1 精密微塑性成形原理特征分析

　　科技的发展带来了生产的效率提升，在微塑性成形技术的发展过程中经历了不同时期的进步，传统的成形工艺按照比例微缩到微观领域在参数上的适应性就失去了。而微塑性成形技术在现阶段已经成了多种学科交叉的边缘技术，实际成形中的润滑以及摩擦也与此同时发生了一些变化，所以宏观摩擦学当中的摩擦理论就不能有效适应。但由于微小尺度下秒面积与体积的增大，所以在摩擦力就对成形造成的影响逐渐扩大，那么润滑就是比较关键的因素。从实际的成形原理来看，在工件进行微缩化的过程中，此时在摩擦力上就会随之加大，压力的加大那么封闭润滑包中的润滑油压强也随之加大，这样就支持以及对成形的载荷实现了传递，进而对摩擦也减小了。在工件的尺寸不断的微小化过程中，开口润滑包面积减少幅度不是很大，但在封闭润滑包的面积减少幅度就相对比较大，采用固体润滑剂的过程中由于不存在润滑剂溢出的状况所以就对摩擦系数的影响也较小。

　　1.2 精密微塑性成形方法分析

　　微塑性成形工艺及方法的相关研究主要是在微冲压以及微体积成形方面，其中的微体积成形主要是进行的微连接器以及顶杆和叶片等微型的期间精密形成。以螺钉为例，其最小的尺寸只有0.8 微米，而微成形胚料的最小直径是0.3 微米，在模压成形的微结构构建沟槽的最小宽度能够达到二百纳米。另外在微冲压成形这一方法上最为重要的就是进行的薄板微深拉伸以及增量成形等方法。微型器件的微塑性成形技术属于新兴的研究领域，在成形的方法上主要就是实现毫米级的微型器件精密微成形，在微塑性成形技术的不断发展下，这一技术会进一步的优化。

　　2 精密微塑性成形技术工艺发展现状及发展趋势

　　2.1 精密微塑成形技术工艺发展现状分析

　　精密微塑成形技术在实际的发展过程中也面临着一些问题，在尺寸效应问题上体现的较为显著。微塑性成形的发展领域中，试样尺寸当达到亚毫米或者四微米尺寸的时候，试样的物理特征及内部的结果就会发生变化，所以在性能参数与成形工艺参数就会存在不相协调的状况，这也就是尺寸效应。而造成这一问题的原因主要是材料的不均匀以及流动应力和延展性等，从微塑性成形的不均匀性来看，在成形件迟迅接近晶粒的尺寸过程中，那么在材料的微观组织性能不均匀就对对胚料塑性变形产生影响。

　　从其技术工艺发展的情况来看，主要有微冲载以及微拉深和微弯曲、微挤压。从微拉深这一层面来看，针对薄板成形主要是采取这一技术，这样就能够成形各种形状杯体以及腔体零件，这一过程中会伴随着摩擦以及各向异性等现象影响，故此从工艺的复杂上来说相对加大。而在微弯曲这一技术工艺的发展上来看，这一技术工艺成形的产品在外形尺寸和板料厚度上就相对比较接近，在微弯曲件传输中比较容易发生变形，所以这一工艺技术的制件过程中，检测就成了一个问题。再者就是微冲载，这一技术工艺主要是生产微小零件工艺之一，实际技术实施过程中的晶粒尺度和局部尺度比率增加，就会造成局部的变形，微冲载当中的凸凹模间隙控制和工模具间的磨损问题也是解决的一个重要内容。

　　在微成形工艺的研究上主要集中在体积成形和冲压成形，其中的薄板材料成形主要是在拉深工艺基础上进行实施的，能够制作成筒形和阶梯形以及盒形等不规则形状薄壁零件。和其它的冲压成形工艺得到有效的配合还能够制造出更为复杂的`零件，故此微拉深的工艺技术在实际的应用中是相对比较突出的。而在微体积成形过程中，主要是对微齿轮以及螺钉的微型零件精密微塑性成形进行的实际研究，通过挤压以及局部锻造等体积成形的方法能够对多种微型零件加以实现。精密微塑性成形技术对产品的精度以及缩短产品交货期限等效率提升都有着较好的作用，从近些年这一层面的发展来看，已经有着突出成果。

　　2.2 精密微塑成形技术工艺发展趋势分析

　　精密微塑性成形技术工艺在不断额发展中，随着科技的进步将会上升到新的发展阶段，在精度上将越来越高，并在应用热流道技术上将会进一步的扩大。采取这一技术能够将制件的生产率及质量得到有效提升，同时也能大幅度节约部件原材料，而在技术的标准化层面也将会进一步的提升，这样就能有效的降低制造的成本，对质量最大化的进行提升。从我国的塑性成形技术和国外的相比较而言，还有着一定的差距，需要在多方面进行优化改进。微机电系统的提出以及技术上的实现，这对塑性微成形技术的发展就打开了大门，由于精密微塑性成形技术和传统的理论有着一定的差异性，所以要能结合实际进行改进处理，这也是精密微塑性成形技术在当前需要解决的问题。

　　另外就是在新型的模具加工技术以及测量、分析方法等会使塑性微成形技术在未来发展的重要方向，而成形件在尺寸上上更小化以及精度高等将会在新型的成形设备作用下进行实现，这在自动控制设备以及高精度测量方法层面将会得到有效实现。微成形作为是新兴的多学科交叉工艺技术，在当前人们对其的全面认识还相对比较缺乏，这一问题在不断的发展过程中将会得到逐步的解决。随着可持续发展观理念的深化，无色热锻润滑剂以及拉深润滑剂等相关的环保技术在精密微塑性成形技术的结合上也会呈现新的发展局面。

　　3 结束语

　　总而言之，微塑性成形技术的发展和研究的持续推进，将会在技术上得到进一步的提升，但要想将精密微塑性成形技术得到更好的应用，就需要对技术应用中的一些实际性问题认真分析并解决。在材料的开发上进一步的加强，通过实验进行对微成形技术的发展的一保障，只有全面考虑才能促进微塑性成形技术的顺利发展。

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