純銅箔微彎曲數值模擬與實驗研究.pdf

1、近年來，金屬箔板在電子工業(yè)、微機電系統、醫(yī)療以及新能源領域中的應用日漸廣泛。塑性微成形技術以其高效率、高質量和低成本等優(yōu)點成為微型零件批量化生產的首選。隨著試樣尺寸的微小化，金屬箔板成形過程中材料的力學特征和力學性能表現出了強烈的尺寸效應，亟需對微尺度下材料的各項力學參數和變形規(guī)律進行研究，以促進金屬箔板微成形技術的發(fā)展。
　　 本文以純銅箔為實驗材料，通過對不同厚度和晶粒尺寸的銅箔試樣進行單向拉伸實驗，獲得銅箔的應力應變關系，

2、研究坯料厚度和晶粒尺寸兩個尺度因素對材料力學性能的影響規(guī)律，并為微彎曲成形模擬提供材料性能參數。
　　 拉伸實驗結果表明:在相同熱處理條件下，當坯料厚度大于90μm時，材料的流動應力隨坯料厚度的減小而減小，表現出第Ⅰ類尺度效應;當坯料厚度小于90μm時，材料的流動應力隨坯料厚度的減小而增大，表現出第Ⅱ類尺度效應。當坯料厚度相同時，材料的流動應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、模量表現出一定的尺寸效應，即隨著晶粒尺寸的減小，其彈性模量增大。
　　 本文采用數值模擬和實驗研究方法對純銅箔微彎曲成形及回彈進行研究。采用拉伸實驗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，表現出回彈量與厚度減薄的尺度效應;彎曲件的回彈

4、量隨晶粒尺寸的增大而減小，表現出第Ⅰ類尺度效應;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。
　　 設計并加工了可方便實現不同坯料厚度、不同晶粒尺寸、不同彎曲角的銅箔微彎曲實驗裝置，對兩種熱處理狀態(tài)下的不同厚度的銅箔坯料進行了不同彎曲角的彎曲實驗研究，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)律與數值模擬結果一致