淺談精密微塑性成形技術的現狀及發展趨勢

摘 要：處在新的發展階段，我國的科學技術有了很大程度的進步，微納米技術和科學的發展受到眾人的關注，并逐漸在生產生活當中得到了廣泛應用。其中的精密微塑性成形技術在這一過程中的實際應用對實際起到了重要作用，微系統技術和微機電系統具有著節約能源以及節省空間等優點，隨著市場對精密微塑成形技術的需求增大，對其理論研究就顯得非常重要。文章則主要就精密微塑成形技術的發展現狀進行詳細分析，并就其發展的趨勢加以研究，希望借此對這一領域的實際發展有所裨益。

關鍵詞：精密微塑成形技術；現狀；發展趨勢

引言

微塑性成形技術主要是采用塑性變形的方式進行形成微型零件的工藝方法，在多種復雜形狀微小零件作用下能夠達到微米量級，所以在微型零件的制造上較為適用。微塑性成形技術并非是傳統塑性成形工藝的簡單等比例縮小，其作為新的研究領域對實際的發展有著重要促進作用，故此加強這一領域的理論研究就有著實質性意義。

1 精密微塑性成形原理特征及方法分析

1.1 精密微塑性成形原理特征分析

科技的發展帶來了生產的效率提升，在微塑性成形技術的發展過程中經歷了不同時期的進步，傳統的成形工藝按照比例微縮到微觀領域在參數上的適應性就失去了。而微塑性成形技術在現階段已經成了多種學科交叉的邊緣技術，實際成形中的潤滑以及摩擦也與此同時發生了一些變化，所以宏觀摩擦學當中的摩擦理論就不能有效適應。但由于微小尺度下秒面積與體積的增大，所以在摩擦力就對成形造成的影響逐漸擴大，那么潤滑就是比較關鍵的因素[1]。

從實際的成形原理來看，在工件進行微縮化的過程中，此時在摩擦力上就會隨之加大，壓力的加大那么封閉潤滑包中的潤滑油壓強也隨之加大，這樣就支持以及對成形的載荷實現了傳遞，進而對摩擦也減小了。在工件的尺寸不斷的微小化過程中，開口潤滑包面積減少幅度不是很大，但在封閉潤滑包的面積減少幅度就相對比較大，采用固體潤滑劑的過程中由于不存在潤滑劑溢出的狀況所以就對摩擦系數的影響也較小[2]。

1.2 精密微塑性成形方法分析

微塑性成形工藝及方法的相關研究主要是在微沖壓以及微體積成形方面，其中的微體積成形主要是進行的微連接器以及頂桿和葉片等微型的期間精密形成。以螺釘為例，其最小的尺寸只有0.8微米，而微成形胚料的最小直徑是0.3微米，在模壓成形的微結構構建溝槽的最小寬度能夠達到二百納米。另外在微沖壓成形這一方法上最為重要的就是進行的薄板微深拉伸以及增量成形等方法。微型器件的微塑性成形技術屬于新興的研究領域，在成形的方法上主要就是實現毫米級的微型器件精密微成形，在微塑性成形技術的不斷發展下，這一技術會進一步的優化。

2 精密微塑性成形技術工藝發展現狀及發展趨勢

2.1 精密微塑成形技術工藝發展現狀分析

精密微塑成形技術在實際的發展過程中也面臨著一些問題，在尺寸效應問題上體現的較為顯著。微塑性成形的發展領域中，試樣尺寸當達到亞毫米或者四微米尺寸的時候，試樣的物理特征及內部的結果就會發生變化，所以在性能參數與成形工藝參數就會存在不相協調的狀況，這也就是尺寸效應。而造成這一問題的原因主要是材料的不均勻以及流動應力和延展性等，從微塑性成形的不均勻性來看，在成形件遲迅接近晶粒的尺寸過程中，那么在材料的微觀組織性能不均勻就對對胚料塑性變形產生影響[3]。

從其技術工藝發展的情況來看，主要有微沖載以及微拉深和微彎曲、微擠壓。從微拉深這一層面來看，針對薄板成形主要是采取這一技術，這樣就能夠成形各種形狀杯體以及腔體零件，這一過程中會伴隨著摩擦以及各向異性等現象影響，故此從工藝的復雜上來說相對加大。而在微彎曲這一技術工藝的發展上來看，這一技術工藝成形的產品在外形尺寸和板料厚度上就相對比較接近，在微彎曲件傳輸中比較容易發生變形，所以這一工藝技術的制件過程中，檢測就成了一個問題。再者就是微沖載，這一技術工藝主要是生產微小零件工藝之一，實際技術實施過程中的晶粒尺度和局部尺度比率增加，就會造成局部的變形，微沖載當中的凸凹模間隙控制和工模具間的磨損問題也是解決的一個重要內容。

在微成形工藝的研究上主要集中在體積成形和沖壓成形，其中的薄板材料成形主要是在拉深工藝基礎上進行實施的，能夠制作成筒形和階梯形以及盒形等不規則形狀薄壁零件。和其它的沖壓成形工藝得到有效的配合還能夠制造出更為復雜的零件，故此微拉深的工藝技術在實際的應用中是相對比較突出的。而在微體積成形過程中，主要是對微齒輪以及螺釘的微型零件精密微塑性成形進行的實際研究，通過擠壓以及局部鍛造等體積成形的方法能夠對多種微型零件加以實現[4]。精密微塑性成形技術對產品的精度以及縮短產品交貨期限等效率提升都有著較好的作用，從近些年這一層面的發展來看，已經有著突出成果。

2.2 精密微塑成形技術工藝發展趨勢分析

精密微塑性成形技術工藝在不斷額發展中，隨著科技的進步將會上升到新的發展階段，在精度上將越來越高，并在應用熱流道技術上將會進一步的擴大。采取這一技術能夠將制件的生產率及質量得到有效提升，同時也能大幅度節約部件原材料，而在技術的標準化層面也將會進一步的提升，這樣就能有效的降低制造的成本，對質量最大化的進行提升。從我國的塑性成形技術和國外的相比較而言，還有著一定的差距，需要在多方面進行優化改進[5]。微機電系統的提出以及技術上的實現，這對塑性微成形技術的發展就打開了大門，由于精密微塑性成形技術和傳統的理論有著一定的差異性，所以要能結合實際進行改進處理，這也是精密微塑性成形技術在當前需要解決的問題。

另外就是在新型的模具加工技術以及測量、分析方法等會使塑性微成形技術在未來發展的重要方向，而成形件在尺寸上上更小化以及精度高等將會在新型的成形設備作用下進行實現，這在自動控制設備以及高精度測量方法層面將會得到有效實現。微成形作為是新興的多學科交叉工藝技術，在當前人們對其的全面認識還相對比較缺乏，這一問題在不斷的發展過程中將會得到逐步的解決[6]。隨著可持續發展觀理念的深化，無色熱鍛潤滑劑以及拉深潤滑劑等相關的環保技術在精密微塑性成形技術的結合上也會呈現新的發展局面。

3 結束語

總而言之，微塑性成形技術的發展和研究的持續推進，將會在技術上得到進一步的提升，但要想將精密微塑性成形技術得到更好的應用，就需要對技術應用中的一些實際性問題認真分析并解決。在材料的開發上進一步的加強，通過實驗進行對微成形技術的發展的一保障，只有全面考慮才能促進微塑性成形技術的順利發展。

參考文獻

[1]馬智慧，董湘懷，梅瓊風，等.微細塑性成形工藝實現及最新研究進展[J].模具技術，2013（3）.

[2]洪慎章.熱作模具鋼的影響因素及應用[J].模具制造，2014（5）.

[3]曹紅錦，陳毅挺.國外軍工生產精密成形技術的現狀及發展趨勢[J].四川兵工學報，2014（3）.

[4]單德彬，袁林，郭斌.精密微塑性成形技術的現狀和發展趨勢[J].塑性工程學報，2013（2）.

[5]崔冰艷，陳麗文，白葉飛.材料加工中塑性成形領域研究新進展[J].中國水運（學術版），2013（2）.

[6]謝談，賈德偉，蔣鵬，等.精密塑性成形技術在中國的應用與進展[J].機械工程學報，2014（7）.

作者簡介：王清泉（1991，7-），男，山西陽泉，工作單位：太原科技大學華科學院，職務：學生，研究方向：材料學。