【摘要】：近年來(lái)隨著微型零件產(chǎn)品的需求日益增大，微塑性成形工藝作為微觀領(lǐng)域中重要的加工方法，得到迅速的發(fā)展。但是在微觀尺度下，由于材料變形行為尺寸效應(yīng)和摩擦尺寸效應(yīng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的宏觀塑性成形工藝?yán)碚摵图夹g(shù)難以直接應(yīng)用于微成形工藝中。因此，，進(jìn)行微觀領(lǐng)域中的尺寸效應(yīng)研究具有重要的理論意義和使用價(jià)值。 本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)，觀察研究微觀尺度下材料變形行為尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，建立表面過(guò)渡層模型以模擬微型圓環(huán)鐓粗過(guò)程，結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究分析摩擦尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，并根據(jù)微成形中鐓擠復(fù)合變形方式提出一種新型摩擦測(cè)試方法。 首先通過(guò)室溫下純銅材料的微型圓柱壓縮實(shí)驗(yàn)，研究分析了試樣尺寸和晶粒尺寸對(duì)變形試樣表面形貌和材料流動(dòng)應(yīng)力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，晶粒尺寸增大、圓柱試樣尺寸減小時(shí)，試樣圓柱面的變形非均勻性增大；流動(dòng)應(yīng)力隨著晶粒尺寸的增大、圓柱試樣尺寸的減小而呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。依據(jù)微塑性成形特點(diǎn)，考慮晶粒變形之間的相互作用，通過(guò)考慮過(guò)渡層晶粒狀態(tài)，在表面層模型的基礎(chǔ)上建立了表面過(guò)渡層模型。對(duì)微型圓柱壓縮得到的流動(dòng)應(yīng)力曲線進(jìn)行了計(jì)算，得到三種晶粒對(duì)應(yīng)的流動(dòng)應(yīng)力曲線，發(fā)現(xiàn)內(nèi)層晶粒的流動(dòng)應(yīng)力比表面晶粒要高，而過(guò)渡層晶粒的流動(dòng)應(yīng)力則介乎兩者之間。 采用表面過(guò)渡層模型對(duì)微型圓環(huán)鐓粗過(guò)程進(jìn)行了模擬，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，測(cè)量了不同摩擦情況下的摩擦因子。測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在液體潤(rùn)滑情況下出現(xiàn)了明顯的摩擦尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，摩擦因子隨著平均晶粒尺寸的增大、試樣尺寸的減小而增大；而在無(wú)潤(rùn)滑干摩擦情況下，則沒(méi)有體現(xiàn)出明顯的摩擦尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。 針對(duì)微成形中的鐓擠復(fù)合的變形模式，提出了T形筋板鐓擠實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)成形過(guò)程中的筋高與腹板寬度均對(duì)摩擦敏感，將筋高與腹板寬度的比值作為衡量摩擦因子大小的表征量，并對(duì)T形變形過(guò)程進(jìn)行摩擦分析與參數(shù)優(yōu)化研究。
[Abstract]:In recent years, with the increasing demand for micro-parts, micro-plastic forming technology, as an important processing method in the micro field, has been developed rapidly. However, at the micro scale, due to the appearance of material deformation behavior size effect and friction size effect, it is difficult to apply the traditional macroscopic plastic forming technology theory and technology to microforming process directly. Therefore, it is of great theoretical significance and practical value to study the size effect in the micro field. In this paper, we observe and study the dimensional effect of material deformation behavior on the micro scale, establish a surface transition layer model to simulate the upsetting process of micro ring, and analyze the friction size effect in combination with the experiment. A new friction testing method is proposed according to the composite deformation of upsetting and extrusion in micro forming. Firstly, the effects of sample size and grain size on the surface morphology and flow stress of the deformed samples were studied by the micro cylindrical compression experiments of pure copper materials at room temperature. The experimental results show that the deformation inhomogeneity of the cylindrical surface increases with the increase of grain size and the decrease of cylindrical specimen size, and the flow stress decreases with the increase of grain size. According to the characteristics of microplastic forming and considering the interaction between grain deformation, the surface transition layer model was established on the basis of the surface layer model by considering the grain state of the transition layer. The flow stress curves obtained by compression of micro cylinders are calculated and the flow stress curves corresponding to three kinds of grains are obtained. It is found that the flow stress of inner grain is higher than that of surface grain, while the flow stress of transition layer grain is between them. The surface transition layer model was used to simulate the upsetting process of the micro ring. The friction factors under different friction conditions were measured by combining the experimental results. The results show that the friction size effect is obvious in the case of liquid lubrication, and the friction factor increases with the increase of average grain size and the decrease of sample size. However, in the case of dry friction without lubrication, there is no obvious effect of friction size. Aiming at the composite deformation mode of upsetting and extruding in micro-forming, an experimental method of upsetting extrusion of T-shaped stiffener is proposed. It is found by simulation that both the height of rib and the width of web are sensitive to friction. The ratio of rib height to web width is taken as the representation of friction factor, and the friction analysis and parameter optimization of T-shape deformation process are carried out.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH117

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本文編號(hào)：2385131