不锈钢及非晶合金薄板超声辅助微冲裁.pdf

不锈钢及非晶合金薄板超声辅助微冲裁 摘 要 随着产品向微型化方向的进一步发展，各行各业对高精度高质量小微零件产品的需 求正在日益增加。在微冲裁件制造领域，传统的机械成形方式由于微小模具加工成本较 高，以及凸、凹模精确对中较困难等问题的存在，其生产与应用一直受到限制。本文提 出了一种新型的冲裁成形方法——金属薄板超声辅助微冲裁（Ultrasonic Assisted Micro- shear Punching, 简称 UMSP) ，引入超声振动并以粘性介质代替刚性冲头，避免对中问题， 能加工微观到宏观尺度的各种异形孔。 本文利用 UMSP 方法对 X10CrNi18-8 不锈钢（德国 DIN 标准进口不锈钢）和非晶 合金进行微冲裁实验探究。本文的主要工作包括： （1）使用20m 不锈钢薄板制备了制件尺寸分别为 Φ300m 、Φ500m 、Φ750m 单孔冲裁件和 3x3-Φ300m 的圆孔阵列件。对不锈钢薄板进行微冲裁实验，利用冷镶嵌 的方法制作了其典型成形过程形貌；观测了UMSP 方法冲裁制件的断面形貌，实验结果 表明，由于材料为冷轧态呈现各向异性，因而在平行于轧制方向、垂直于轧制方向以及 两者之间的断面分别呈现出不同的断面特征。此外，还研究了超声对材料的软化作用， 结果表明施加超声后冲裁力减小了 20% ； （）使用厚度为25m 的Fe S B 条带制备了尺寸为 Φ300m-Φ750m 的微圆 78 i9 13 孔制件和一系列微观至宏观尺度的异形孔冲裁件。将 UMSP 方法应用于非晶材料，结果 表明直径为 Φ300m 、Φ400m 、Φ500m 、Φ600m 、Φ750m 的圆孔只需要在冲头 压力分别为 95 MPa、86 MPa、64 MPa、57 MPa 和 40 MPa 时即可在极短的时间（0.05 s ）低应力成形，这是由于超声振动的存在使成非晶合金产生局部软化，从而使非晶合金 能够完成低应力成形。又将该方法应用于 La Al Ni 、La Al Ni Cu Co 、Al Ni La 、 60 20 20 55 25 5 10 5 86 9 5 Fe Si B 和 Cu Zr 等 5 种非晶合金，在低应力条件制备了多个异形孔冲裁件，进一步 78 9 13 50 50 验证了本方法对于非晶合金冲裁成形的广泛适用性。 关键词：微冲裁；超声辅助成形；柔性冲头；非晶合金；X10CrNi18-8 不锈钢 I Ultrasound assisted micro punching of Stainless Steel and Amorphous Alloy Sheets Abstract With the further development of products in the direction of miniaturization, the demand for high-precision and high-quality small and micro-parts in various industries is increasing. In the field of micro-punching parts manufacturing, the traditional mechanical forming method has been limited in production and application due