塑性工程學(xué)報：電磁微成形技術(shù)研究進(jìn)展
2023-12-14【作 者】朱成席;徐杰;于海平;單德彬;郭斌
【引 言】
隨著微納米科學(xué)和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)(Micro-Elec-tromechanical Systems , MEMS)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的微型化趨勢日益加快，這使得微納制造成為21世紀(jì)各國競相優(yōu)先發(fā)展的高新制造技術(shù)。經(jīng)過多年研究與發(fā)展，先后出現(xiàn)了微細(xì)電火花、激光加工及LIGA等微納制造技術(shù)。但是這些微納制造技術(shù)在加工效率、生產(chǎn)成本以及產(chǎn)品力學(xué)性能等方面均存在一定程度的不足，嚴(yán)重制約了這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用[1-2]。
電磁成形技術(shù)是一種利用金屬在瞬時高強(qiáng)脈沖電磁場中受到強(qiáng)大洛倫茲力而高速運(yùn)動并成形的高應(yīng)變速率成形技術(shù)。其具有成形速度快、能有效提高金屬板材的成形極限、改善薄板變形均勻性并可降低起皺和回彈等優(yōu)勢，特別適用于欽合金和鎂合金等室溫成形性能差的金屬板材成形。利用電磁成形工藝的這些優(yōu)勢能有效克服塑性微成形尺度效應(yīng)帶來的成形性能降低、彎曲回彈增大等問題。因此電磁微成形技術(shù)一經(jīng)興起便迅速發(fā)展起來，在微納制造領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
【結(jié) 論】
針對電磁微成形工藝的研究表明，電磁成形可以有效改善材料的微成形性能，提高微型零件的表面質(zhì)量，證明了電磁成形工藝在微成形領(lǐng)域應(yīng)用的普適性。然而電磁微成形技術(shù)是高電壓環(huán)境下的沖擊成形方法，對絕緣保護(hù)與模具抗沖擊性能都需要極高的要求。而且電磁微成形是一個復(fù)雜的跨學(xué)科研究領(lǐng)域，其藕合了電磁場、力場、速度場和位移場，使得電磁微成形的機(jī)理與工藝的深入研究極具挑戰(zhàn)。目前電磁微成形技術(shù)在以下幾個方面還有待進(jìn)一步的深入研究。
（1）尺度效應(yīng)的存在使得宏觀尺度電磁成形多場藕合分析方法及成形性能預(yù)測模型難以準(zhǔn)確應(yīng)用于微成形過程中，因此電磁高速微成形時材料的跨尺度力學(xué)模型及基于物理機(jī)制的成形極限預(yù)測模型還有待進(jìn)一步完善。
（2）電磁微成形工藝是一個高電壓沖擊成形過程，如何規(guī)避高電壓對微成形模具的影響，避免火花放電對模具微納特征結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，保障微結(jié)構(gòu)尺寸精度并提高模具使用壽命，值得進(jìn)行進(jìn)一步工藝創(chuàng)新。
（3）現(xiàn)有研究所報道的電磁微成形零件均為商用零件的縮小版，如何采用電磁成形方法經(jīng)濟(jì)地制備大面積陣列微結(jié)構(gòu)零件，并保證陣列微結(jié)構(gòu)的尺寸均勻性與零件的型面精度，是當(dāng)前面臨的較大技術(shù)挑戰(zhàn)。
以下是正文：
