【作 者】王蓓;閆超;冉家琪;龔峰

　　隨著微機(jī)電系統(tǒng)、生物醫(yī)療和航空航天等產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對各種微型零件的需求不斷增加，塑性微成形技術(shù)因其大批量、效率高、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)贏得了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[1]。由于尺寸效應(yīng)現(xiàn)象的存在，微型零件的填充過程與宏觀零件的填充過程有著很大的區(qū)別，宏觀塑性成形機(jī)理以及材料變形規(guī)律己經(jīng)不再適用于微成形領(lǐng)域[[2-4]。尺寸效應(yīng)對材料的流動應(yīng)力、摩擦特性、斷裂行為和力學(xué)性能等方面均有顯著影響[5]。 Geiger[3]和Raulea等[7]根據(jù)相似性原則分別通過圓柱微墩粗試驗(yàn)和薄板微拉伸試驗(yàn)對材料的流動應(yīng)力尺寸效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，流動應(yīng)力隨著晶粒尺寸的增大和試樣尺寸的減小而減小。Liu等[8]和Chan等[9]也得出了相同的結(jié)論。Wang等[10]通過微模壓試驗(yàn)揭示了填充尺寸效應(yīng)機(jī)理。

　　Engel[11]利用雙杯擠壓試驗(yàn)得出了試樣尺寸的減小會引起摩擦因數(shù)增大的結(jié)論。尺寸效應(yīng)對其他變形行為的影響也十分顯著。隨著試樣尺寸的減小和晶粒尺寸的增大，成形件的硬度分布越發(fā)不均勻[12-13]，材料性能的離散程度增加[14]，幾何形狀越發(fā)不規(guī)則[15]，成形件的表面粗糙度不斷增大[16-18]。但在高溫環(huán)境下進(jìn)行微成形試驗(yàn)可避免此類情況發(fā)生，這是因?yàn)榇藭r晶粒間的位錯運(yùn)動被激活，取向不利的晶粒被塑化，從而導(dǎo)致晶粒間的應(yīng)變不親和性降低，使成形件實(shí)現(xiàn)均勻變形[13，19]。

　　為了制備出尺寸精度更高、力學(xué)性能更優(yōu)的微傳動件，文中研究了T2紫銅的基本力學(xué)性能，并選擇模數(shù)為0.2 mm、齒數(shù)為12的微齒輪和模數(shù)為0.2 mm,齒數(shù)為10的微齒條作為研究對象，研究了晶粒大小、成形溫度對成形性能的影響，設(shè)計(jì)并組裝出了微型減速裝置，證明了文中制備的微傳動件具有良好的裝配性能和傳動性能。

　　【結(jié) 論】

　　通過體積微成形工藝成功制備出了模數(shù)為0.2 mm、齒數(shù)為12的微齒輪和模數(shù)為0.2 mm、齒數(shù)為10的微齒條，得到如下結(jié)論。

　　1)在變形過程中，T2紫銅的流動應(yīng)力隨著晶粒尺寸的增大、加載速度的降低、變形溫度的升高而降低。退火處理可以使T2紫銅的維氏硬度值顯著降低，并且維氏硬度隨著試樣晶粒尺寸的增大也會略有降低。

　　2)通過在常溫5 kN成形力的條件下對4種退火態(tài)試樣進(jìn)行微齒輪填充試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)600℃退火態(tài)試樣具有更好的填充效果，填充剩余量最小，模具變形量最小，凸模位移最大，脫模力最小。同時，凹模齒根圓處受力最大，變形量較大。

　　3)高溫模鍛可以制備出尺寸精度和表面粗糙度良好的微齒輪齒條，但相對于常溫模鍛，其總體硬度值有所下降。

　　4)設(shè)計(jì)了微傳動裝置，驗(yàn)證了通過體積微成形工藝制備的零件具有良好的裝配性和傳動性。

　　以下是正文：