【作 者】高壯;劉志奇;陳東良;陳浩飛;王文安;宋建麗
表面織構是指通過主動設計和制造,產生了按一定規(guī)則排布的微米或亞毫米級結構,從而獲得特定功能的表面[1]?,F(xiàn)代工業(yè)技術提供了多種加工方法來構建不同的表面織構,如激光表面微造型技術[2]、表面噴丸處理技術[3]、離子刻蝕技術[4]、微細電火花加工[5]、光刻技術[6]、磨料射流加工[7]、磨削加工[8]、聚焦離子束加工[9]、激光沖擊壓印[10]等。然而傳統(tǒng)的加工技術存在許多局限,如激光表面微造型技術,其設備昂貴、加工燒蝕嚴重,在微溝槽周圍會形成大量的熔融物,造成溝槽邊緣凸起[11]。此外,由于材料、成本、加工時間、方法和化學處理的嚴格限制,這些技術并不總是適用的。
冷壓成形主要利用材料的塑性性質進行加工,在常溫下通過對材料施加外力,使之產生不可恢復的永久性塑性變形。該工藝成形精度高、工藝簡單、生產效率高[12]、材料利用率高[13],并且在冷壓成形過程中,零件表面會產生大量的孿晶和位錯,提高表面硬度,實現(xiàn)表面強化[14]。所以,冷壓成形是一種高效、低成本制造表面織構的方法。然而,由于所需表面織構為微米及亞毫米級尺度,這種微細結構的成形質量受到晶粒尺寸的影響,其成形機理及金屬流動規(guī)律不同于傳統(tǒng)的宏觀塑性成形,不能簡單地將宏觀塑性成形工藝按幾何比例縮小后應用到表面微織構的成形中[15]。目前,有關表面織構的冷壓塑性成形工藝的相關研究還很有限。
針對傳統(tǒng)的表面織構加工方法存在的成本高、效率低等問題,本文研究了一種高效、低成本的表面織構加工方法—表面織構冷壓成形工藝。采用H62銅合金材料在不同溫度下退火制備了5種晶粒尺寸的試樣,并使用直徑為Φ800um的氧化鋯球進行圓形凹坑織構冷壓成形實驗,研究了不同載荷、晶粒尺寸對圓形凹坑織構成形性的影響。實驗確定了冷壓成形表面織構的工藝參數(shù),驗證了微凹坑織構冷壓成形制備功能性表面織構的可行性。
【結 論】
(1)銅合金冷壓成形凹坑過程中的金屬流動局限在微壓印凹坑附近,并且周圍材料形成下沉。
?。?)晶粒尺寸對表面織構冷壓成形的深度和變形影響區(qū)直徑范圍存在明顯影響,在相同的壓印載荷下,隨著晶粒尺寸的增大,凹坑的深度和變形影響區(qū)直徑也隨之增大。
?。?)兩點冷壓成形凹坑之間的金屬流動會互相影響,隨著凹坑間距的增大,影響減小。
以下是正文: