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《江苏大学》 2008年
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微型温挤压温度分布机制及结构优化研究

张凯  
【摘要】:随着微器件需求的日益增多,LIGA(德文Lithograpie GalvanoformungAbformtmg)、光刻、蚀刻等传统微细加工技术,已无法满足大批量三维复杂微器件的生产要求。而塑性加工具有生产效率高、成本低和产品精度高等特点,所以结合塑性加工方法的微挤压、微冲压等微塑性成形技术得到了广泛的发展。目前,微挤压研究多数集中在冷挤压上,但是微冷挤压变形抗力大,充模不均匀。传统温挤压不仅可以减少变形抗力,而且可以增加材料的流动性,因此微温挤压技术有更好的发展前景。但传统的加热装置复杂且不易控制,将会影响微型产品的质量和成本。激光辅助加热可控性好,效率高,可以实现有选择性的加热,因此激光加热技术与微成形技术的结合为微塑性成形技术的发展提供了新的途径。 本文阐述了激光加热技术和微型温挤压技术的基本理论,讨论了激光加热有限元模型,运用数值模拟技术对激光加热温度场进行研究,在此基础上对微型温挤压成形过程进行了模拟。本文的主要研究内容如下: 1.阐述了微型温挤压的特点,讨论了微型温挤压和传统温挤压的差异;研究了仿真建模中的关键问题,包括网格的划分、热力耦合模型的建立和摩擦模型的处理等。 2.论述了传热学的基本理论;实验研究了激光加热铝合金温度场的分布;借助有限元软件ABAQUS建立激光加热的有限元模型,对激光功率、光斑大小和加热时间等参数对微器件温度场分布的影响进行了研究。 3.提出了激光双面加热的方法,基于激光加热的有限元模型,对激光功率、光斑大小和加热时间进行组合得到均匀分布的温度场;设计了激光双面加热系统,并介绍了激光器、激光光路和检测控制装置。 4.建立了微型温挤压成形的有限元模型,基于激光双面加热得到的均匀分布温度场,运用正交试验的方法,对凹模入模锥角、工作带长度和圆角半径三个结构参数进行优化,得到了微型温挤压的最优结构参数。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG376

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