一家专注流体压力成形技术
【作 者】王蓓;闫超;冉家琪;龚峰
随着微机电系统、生物医疗和航空航天等产业的不断发展，对各种微型零件的需求不断增加，塑性微成形技术因其大批量、效率高、力学性能好等优点赢得了国内外学者的广泛关注[1]。由于尺寸效应现象的存在，微型零件的填充过程与宏观零件的填充过程有着很大的区别，宏观塑性成形机理以及材料变形规律己经不再适用于微成形领域[[2-4]。尺寸效应对材料的流动应力、摩擦特性、断裂行为和力学性能等方面均有显著影响[5]。 Geiger[3]和Raulea等[7]根据相似性原则分别通过圆柱微墩粗试验和薄板微拉伸试验对材料的流动应力尺寸效应进行了系统研究，结果表明，流动应力随着晶粒尺寸的增大和试样尺寸的减小而减小。Liu等[8]和Chan等[9]也得出了相同的结论。Wang等[10]通过微模压试验揭示了填充尺寸效应机理。
Engel[11]利用双杯挤压试验得出了试样尺寸的减小会引起摩擦因数增大的结论。尺寸效应对其他变形行为的影响也十分显著。随着试样尺寸的减小和晶粒尺寸的增大，成形件的硬度分布越发不均匀[12-13]，材料性能的离散程度增加[14]，几何形状越发不规则[15]，成形件的表面粗糙度不断增大[16-18]。但在高温环境下进行微成形试验可避免此类情况发生，这是因为此时晶粒间的位错运动被激活，取向不利的晶粒被塑化，从而导致晶粒间的应变不亲和性降低，使成形件实现均匀变形[13，19]。
为了制备出尺寸精度更高、力学性能更优的微传动件，文中研究了T2紫铜的基本力学性能，并选择模数为0.2 mm、齿数为12的微齿轮和模数为0.2 mm,齿数为10的微齿条作为研究对象，研究了晶粒大小、成形温度对成形性能的影响，设计并组装出了微型减速装置，证明了文中制备的微传动件具有良好的装配性能和传动性能。
【结 论】
通过体积微成形工艺成功制备出了模数为0.2 mm、齿数为12的微齿轮和模数为0.2 mm、齿数为10的微齿条，得到如下结论。
1)在变形过程中，T2紫铜的流动应力随着晶粒尺寸的增大、加载速度的降低、变形温度的升高而降低。退火处理可以使T2紫铜的维氏硬度值显著降低，并且维氏硬度随着试样晶粒尺寸的增大也会略有降低。
2)通过在常温5 kN成形力的条件下对4种退火态试样进行微齿轮填充试验，发现600℃退火态试样具有更好的填充效果，填充剩余量最小，模具变形量最小，凸模位移最大，脱模力最小。同时，凹模齿根圆处受力最大，变形量较大。
3)高温模锻可以制备出尺寸精度和表面粗糙度良好的微齿轮齿条，但相对于常温模锻，其总体硬度值有所下降。
4)设计了微传动装置，验证了通过体积微成形工艺制备的零件具有良好的装配性和传动性。
以下是正文：
