純銅箔微彎曲數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來，金屬箔板在電子工業(yè)、微機(jī)電系統(tǒng)、醫(yī)療以及新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸廣泛。塑性微成形技術(shù)以其高效率、高質(zhì)量和低成本等優(yōu)點(diǎn)成為微型零件批量化生產(chǎn)的首選。隨著試樣尺寸的微小化，金屬箔板成形過程中材料的力學(xué)特征和力學(xué)性能表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的尺寸效應(yīng)，亟需對微尺度下材料的各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)和變形規(guī)律進(jìn)行研究，以促進(jìn)金屬箔板微成形技術(shù)的發(fā)展。
　　 本文以純銅箔為實(shí)驗(yàn)材料，通過對不同厚度和晶粒尺寸的銅箔試樣進(jìn)行單向拉伸實(shí)驗(yàn)，獲得銅箔的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，

2、研究坯料厚度和晶粒尺寸兩個尺度因素對材料力學(xué)性能的影響規(guī)律，并為微彎曲成形模擬提供材料性能參數(shù)。
　　 拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在相同熱處理?xiàng)l件下，當(dāng)坯料厚度大于90μm時，材料的流動應(yīng)力隨坯料厚度的減小而減小，表現(xiàn)出第Ⅰ類尺度效應(yīng);當(dāng)坯料厚度小于90μm時，材料的流動應(yīng)力隨坯料厚度的減小而增大，表現(xiàn)出第Ⅱ類尺度效應(yīng)。當(dāng)坯料厚度相同時，材料的流動應(yīng)力隨著晶粒尺寸的增大而減小。另外，銅箔厚度變化對其彈性模量幾乎沒有影響;而晶粒尺寸對彈性

3、模量表現(xiàn)出一定的尺寸效應(yīng)，即隨著晶粒尺寸的減小，其彈性模量增大。
　　 本文采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究方法對純銅箔微彎曲成形及回彈進(jìn)行研究。采用拉伸實(shí)驗(yàn)獲得的銅箔材料流動模型，對銅箔微彎曲成形及回彈過程進(jìn)行模擬，得到了坯料厚度、晶粒尺寸、彎曲角、凹模圓角半徑及凸凹模間隙等因素對微彎曲回彈的影響規(guī)律。彎曲件的回彈量隨坯料厚度的減小而增大，并且隨著純銅箔厚度的減薄，其回彈角增大趨勢逐漸明顯，表現(xiàn)出回彈量與厚度減薄的尺度效應(yīng);彎曲件的回彈

4、量隨晶粒尺寸的增大而減小，表現(xiàn)出第Ⅰ類尺度效應(yīng);彎曲件的回彈量隨彎曲角的增大而減小，隨凹模圓角半徑和凸凹模間隙的增大而增大。其中，坯料厚度對純銅箔彎曲回彈的影響最大，隨坯料厚度的減小回彈量增大明顯。
　　 設(shè)計(jì)并加工了可方便實(shí)現(xiàn)不同坯料厚度、不同晶粒尺寸、不同彎曲角的銅箔微彎曲實(shí)驗(yàn)裝置，對兩種熱處理狀態(tài)下的不同厚度的銅箔坯料進(jìn)行了不同彎曲角的彎曲實(shí)驗(yàn)研究，獲得的坯料厚度、晶粒尺寸及彎曲角對銅箔彎曲回彈的影響規(guī)律與數(shù)值模擬結(jié)果一致