本課題首次提出一種微型腔金屬箔疊層滑焊成形方法,可應(yīng)用于具有復(fù)雜三維微結(jié)構(gòu)型腔模具的制造。前期基礎(chǔ)試驗(yàn)研究證明該方法與目前占據(jù)主流地位、基于深層光刻和微電鑄的UV-LIGA等工藝方法相比,可以制作強(qiáng)度高、材質(zhì)與基體一致或接近的真三維微結(jié)構(gòu)型腔,無(wú)深寬比限制,且工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低。.本課題針對(duì)金屬箔疊層成形過(guò)程中出現(xiàn)的滑焊沉積效應(yīng)現(xiàn)象,采用多相流數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析的方法,研究電、熱、磁、力物理場(chǎng)的耦合作用、圍繞沉積相的傳熱傳質(zhì)流場(chǎng)中的多界面追蹤問(wèn)題、二次熔核流動(dòng)和沉積相布局沿高度方向的波浪形變化規(guī)律,從根本上揭示滑焊沉積效應(yīng)機(jī)理是本課題擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。通過(guò)本課題的研究,可以解決長(zhǎng)期困擾微模具制造技術(shù)領(lǐng)域的三維微結(jié)構(gòu)型腔模具的制作問(wèn)題,形成微型腔金屬箔疊層滑焊成形的完整方法體系,提升我國(guó)在微模具制造技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
本項(xiàng)目首次提出一種微型化金屬箔疊層成形方法,簡(jiǎn)稱Micro-DLOM工藝。Micro-DLOM可應(yīng)用于制作強(qiáng)度高、材質(zhì)與基體一致的三維微結(jié)構(gòu)型腔,無(wú)深寬比限制,且工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低。 本項(xiàng)目在研究過(guò)程中構(gòu)建了飛秒激光切割與微細(xì)電阻滑焊組合工藝平臺(tái),飛秒激光的切割精度可達(dá)±1μm,而微細(xì)電阻滑焊的疊層成形精度最高可達(dá)±0.5μm。針對(duì)金屬箔疊層成形過(guò)程中出現(xiàn)的“沉積效應(yīng)”現(xiàn)象,分別以銅和鎢為滑焊電極材料,采用數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析的方法,研究電熱物理場(chǎng)的耦合作用、圍繞沉積相和沉積相布局沿高度方向的“波浪形變化”規(guī)律,從根本上揭示了滑焊沉積效應(yīng)機(jī)理。 作為拓展研究,本項(xiàng)目還構(gòu)建了電火花線切割與真空壓力熱擴(kuò)散焊組合工藝平臺(tái),將Micro-DLOM工藝用于三維微電極的疊層成形,并將三維疊層微電極應(yīng)用于微細(xì)電火花加工從而獲得高性能的整體式三維微模具。 通過(guò)本項(xiàng)目的研究,可以解決三維微結(jié)構(gòu)型腔模具的制作問(wèn)題,形成微型腔金屬箔疊層成形的完整方法體系。 2100433B
項(xiàng)目管理專業(yè)是一個(gè)管理學(xué)分支的學(xué)科,指在項(xiàng)目活動(dòng)中運(yùn)用專門的知識(shí)、技能、工具和方法,使項(xiàng)目能夠在有限資源限定條件下,實(shí)現(xiàn)或超過(guò)設(shè)定的需求和期望??荚嚳颇堪ǎ?,政治(100分);2,英語(yǔ)二(100分...
目錄 1 第1章 項(xiàng)目總論 6 §1.1 項(xiàng)目背景 6 §1.1.1 項(xiàng)目名稱 6 §1.1.2 項(xiàng)目承辦單位 6 §1.1.3 項(xiàng)目主管部門 6 §1.1.4 項(xiàng)目擬建地區(qū)、地點(diǎn) 6 §1.1.5 ...
目錄 1 第1章 項(xiàng)目總論 6 §1.1 項(xiàng)目背景 6 §1.1.1 項(xiàng)目名稱 6 §1.1.2 項(xiàng)目承辦單位 6 §1.1.3 項(xiàng)目主管部門 6 §1.1.4 項(xiàng)目擬建地區(qū)、地點(diǎn) 6 §1.1.5 ...
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基于機(jī)器人CO2氣體保護(hù)焊的直接堆焊成形研究——基于機(jī)器人C0 氣體保護(hù)焊的堆焊成形技術(shù),研究了焊接熱輸入對(duì)平板堆焊成形焊縫的熔寬及余高的影響規(guī)律,探討了采用直接堆焊方法形成零件的可能性和影響因素.并對(duì)堆焊零件的殘余應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)試與分析。討論了基于...
采用5層10μm 厚的0Cr18Ni9不銹鋼箔進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 制 備 一 組 高 度 尺 寸 為50μm 的 微 型 腔。首先的 工 藝 路 線 初 步 疊層出一組三維微型腔試樣, 然后進(jìn)行高度測(cè)量。初步疊層的三維微型腔的最大高度為93.33μm, 最小高度為65.79μm, 遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)高度。造成上述誤差的原因是: 在飛秒激光切割之前僅對(duì)微型腔的各層鋼箔點(diǎn)焊了8個(gè)穩(wěn)控點(diǎn), 其目的是防止鋼箔的水平竄動(dòng), 以保證切割精度, 但這8個(gè)穩(wěn)控點(diǎn)不可能實(shí)現(xiàn)整個(gè)微型腔實(shí)體區(qū)域范圍內(nèi)、 不銹鋼箔之間的完全連接, 因此各層不銹鋼箔之間不可避免地會(huì)存在間隙, 而這種間隙是造成上述誤差的主要原因 。
為了保證微型腔高度方向上的尺寸精度,需要繼續(xù)依工藝路線將初步疊層的微型腔再次移至電阻焊工位,通過(guò)電阻滑焊的方式消除不銹鋼箔之間的間隙。采用的滑焊工藝與傳統(tǒng)的電阻焊工藝中的縫焊類似,縫焊工藝通過(guò)圓盤形電極的滾動(dòng)以及數(shù)千安培的焊接電流作用下完成較厚鋼板的焊接,而滑焊則是通過(guò)細(xì)微棒電極的滑動(dòng)完成鋼箔的連接。在滑焊過(guò)程中,當(dāng)焊接電流過(guò)大時(shí),焊接件之間會(huì)形成熔核,并且在熔核的周圍會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形,這種變形會(huì)大大地影響焊接件高度方向上的尺寸精度。所以,在Micro-DLOM工藝中,為了保證微型腔高度方向上的尺寸精度,要避免熔核的產(chǎn)生。通過(guò)上述分析,所采用的焊接方式為:在盡量小的焊接電流作用下,通過(guò)細(xì)微棒電極的多次放電滑焊、以熱擴(kuò)散的方式完成不銹鋼箔之間連接 。
滑焊工藝參數(shù)包括焊接電壓、焊接壓強(qiáng)、預(yù)壓時(shí)間、放電時(shí)間、冷卻時(shí)間以及放電次數(shù)。焊接電壓是指在焊接過(guò)程中,棒電極和銅板電極之間所施加的電壓,焊接電壓越大,焊接電流就越大,也就越容易形成熔核。因此,焊接電壓應(yīng)越小越好,并將該值設(shè)為0.21V(低于這一電壓很難形成牢固連接);焊接壓強(qiáng)是棒電極壓緊微型腔時(shí)的壓強(qiáng),過(guò)小的焊接壓強(qiáng)會(huì)使焊接過(guò)程產(chǎn)生打火現(xiàn)象,而過(guò)大的焊接壓強(qiáng)則會(huì)導(dǎo)致微型腔變形,通過(guò)實(shí)驗(yàn)將焊接壓強(qiáng)確定為0.2MPa;放電時(shí)間為棒電極放電一次的時(shí)間,放電時(shí)間越大,越容易形成熔核,通過(guò)實(shí)驗(yàn)將其確定為10ms;預(yù)壓時(shí)間是指從棒電極壓緊微型腔到棒電極開(kāi)始放電的時(shí)間,而冷卻時(shí)間則是棒電極放電的間隔時(shí)間,這兩個(gè)參數(shù)對(duì)滑焊工藝的影響不大,因此分別將其設(shè)為100ms和10ms;放電次數(shù)是棒電極焊接一次電阻焊機(jī)施加的電脈沖的個(gè)數(shù),在上述參數(shù)設(shè)定的情況下,該值對(duì)滑焊的影響最大 。
本項(xiàng)目首次提出一種用于微細(xì)電火花加工的三維微電極制備方法。該方法通過(guò)線切割分別完成多層銅箔二維微結(jié)構(gòu)的加工,再利用熱擴(kuò)散焊將多層銅箔二維微結(jié)構(gòu)疊加擬合成三維微電極。與目前主流的微細(xì)電極逐層掃描放電加工三維微型腔的工作方式相比,三維微電極只需進(jìn)行上下往返式加工,工作效率高且損耗低,可完成大深寬比三維微型腔的電火花加工。.針對(duì)臺(tái)階效應(yīng)和熱擴(kuò)散焊質(zhì)量分別是影響疊層微電極制備精度和加工微型腔產(chǎn)生接縫放電痕缺陷的關(guān)鍵因素,提出通過(guò)電火花成形磨削來(lái)消減三維疊層微電極臺(tái)階效應(yīng)和在銅箔上下表面濺射錫膜以大幅提高熱擴(kuò)散焊質(zhì)量。針對(duì)上述關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,本項(xiàng)目將聚焦研究電火花成形磨削過(guò)程中臺(tái)階損耗規(guī)律的定量表征和熱擴(kuò)散焊后錫相與銅錫合金化合物沿銅箔厚度方向的分布規(guī)律及其對(duì)放電加工性能的影響,從而可以從根本上提高三維疊層微電極的制備精度和質(zhì)量。本項(xiàng)目的研究將開(kāi)拓一種全新的電火花三維微電極制備方法和研究領(lǐng)域。
批準(zhǔn)號(hào) |
50775142 |
項(xiàng)目名稱 |
減振板拉深成形機(jī)理研究及其成形缺陷的預(yù)測(cè)與控制 |
項(xiàng)目類別 |
面上項(xiàng)目 |
申請(qǐng)代碼 |
E0508 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 |
陳軍 |
負(fù)責(zé)人職稱 |
教授 |
依托單位 |
上海交通大學(xué) |
研究期限 |
2008-01-01 至 2010-12-31 |
支持經(jīng)費(fèi) |
28(萬(wàn)元) |