微弯曲工艺及其应用于微小零件的特点和优势

微弯曲主要用于成形簧片、挂钩、连接头、线条等微小零件，这些产品的特点是产品外形尺寸与材料厚度相近，这意味着宏观工艺中平面应变假设不再成立。L.V.Raulea等在铝薄板弯曲试验中保持板厚1.0mm不变，经热处理达到不同的晶粒度。根据厚度方向的晶粒度，将试验所得图表分为在多晶区和单晶区。在多晶区，随着晶粒尺度的逐渐减小，屈服应力相应增大，即晶粒度增强效应或Hall-Perch效应。试验结果与晶粒度保持不变而厚度变化的单轴拉伸试验规律相同，可见，改变板厚和晶粒度的效果相同：随着试样厚度/晶粒度比率的增大，屈服强度逐渐增大。这也提示：表面层效应和晶粒度增强效应的本质原因可能一致。在单晶区，当晶粒度为试样厚度或超过试样厚度时，可观察到两个现象：①随着晶粒度的增大，试验结果的重复性越来越小；②随着晶粒尺度的增大，屈服强度和弯曲平均载荷相应增大。这是由于随着晶粒尺度增大，变形区晶粒数量减少，单个晶粒的变形位相不再一致，变得更为复杂，造成局部变形力的较大变化，当然这也是平均弯曲力增大的原因，由此可以推断出，变形力的变化趋势与晶粒的位相相关。

T.A.Kals等的CuZn15薄板弯曲试验表明：在晶粒度较小的多晶区，弯曲力随着试样几何比例系数的减小而逐渐减小，但当试样板厚与单晶尺度相近或比晶粒尺度小时，则表现相反，弯曲力随着试样几何比例系数的减小而呈增大的趋势。在同组试验中发现，微尺度效应不仅表现在弯曲力的变化趋势上，在几何效应上也表现出明显的差别：当晶粒尺度固定时，随着几何比例系数λ从1到0.1逐渐减小，回弹角度也以5°的阶距逐渐减小。这与屈服应力的减小有关，随着几何比例系数的减小，变形区晶体的弹性变形到塑性变形的转变更为容易和顺利。

U.Engel等在薄板弯曲可视塑性试验中，采用10μm晶粒度的细晶试样和70μm晶粒度的粗晶试样，试样厚度为0.5mm，保持不变。在细晶试样微弯曲应变分布图中，显示了典型的弯曲过程应变分布情况，外层材料受拉，内层受压，中间不变形；而在粗晶试样微弯曲应变分布图中，应变分布就不再像细晶试样一样规则：这可能是由于晶粒的结晶位相不同所致。当变形区的粗晶数目较多时，这种粗晶位相更容易屈服，从而弯曲力降低。而当板厚方向只有一个晶粒时，晶粒的变形将屈服于工具的形状，位相几乎不再有影响，从而导致弯曲力的增大。(www.xing528.com)

M.Geiger等的CuNi18Zn20薄板弯曲试验表明：在比例系数0.5～1的范围内，试验所得最大弯曲力，比计算所得数值小30%～40%。这是因为弯曲时的流动应力，比拉伸时的流动应力小30%的缘故。但当比例系数进一步减小时，试验与公式所得数据的差距也进一步增大。当比例系数为0.1时，试验最大弯曲力比计算弯曲力小65%多。这可能因为在弯曲时，外层表面的晶粒变形程度最大。

此外，在J.S.Stolken等的退火镍箔弯曲试验中，晶粒尺度大于镍箔厚度，结果表明：当镍箔的厚度从100μm减至12.5μm时，无量纲的弯曲硬化显著增加。