大型金屬板材件表面微結構滾壓成形實現及其套用研究

《大型金屬板材件表面微結構滾壓成形實現及其套用研究》是依託吉林大學，由胡志清擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大型金屬板材件表面微結構滾壓成形實現及其套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡志清
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

由於微結構具有脫附、減阻和特殊的光學性能，因此在航空、船舶、汽車以及建築等行業具有廣泛的套用價值。目前常用的微結構加工方法包括雷射成形、微工具機加工以及微精密塑性成形等，雖然各具特色，但受熱應力、切削毛刺、加工範圍窄以及成形效率低的影響，並未在實際中得到廣泛套用。本項目將微成形、滾壓成形以及精密塑性成形技術結合起來，提出了大型金屬板材微結構精密滾壓成形技術，即將微結構加工到剛性輥上，通過剛性輥滾壓金屬板材，使微結構體複製在金屬板材件上。採用實驗和數值模擬結合的方法，研究微結構成形過程中的微尺度效應與截面變形和滑移等效應的作用機理，分析微結構對金屬板材表面應力體系和機械性能的影響；利用帶有微結構的金屬板材件進行三維曲面無模成形實驗，研究成形過程中金屬板材的受力狀態和變形機理，分析成形過程中缺陷產生機理及影響因素；對成形件進行風阻和水阻研究，以便獲得更好的微結構形態和排列方式，為套用奠定基礎。

結題摘要

表面微結構具有好的減阻性能、疏水性能以及特別的光學性能等優點，故其在工業、農業等領域具有廣泛的套用價值。但是對於表面微結構工件的需求通常具有大面積、非平面等特點，因此成形出較大面積的微結構是其套用的前提和基礎。本項目提出通過輥壓成形的加工工藝在板材表面上成形出不同結構的微溝槽，為大型表面微結構板材件用於飛機、高鐵以及艦艇等工具奠定基礎。本項目將微結構加工到剛性輥上，通過剛性輥滾壓金屬板材，使微結構複印在金屬板材表面。採用實驗和數值模擬結合的方法，研究微結構成形過程中的微尺度效應與截面變形和滑移等效應的作用機理，分析微結構對金屬板材表面應力體系和機械性能的影響；利用帶有微結構的金屬板材件進行三維曲面無模成形實驗，分析成形過程中缺陷產生機理及影響因素；對成形件進行風阻等實驗研究，套用英國Liverpool John Moores University的風洞進行了多次實驗，發現規格為200mmX200mm的板材件的微溝槽在風速為40m/s的情況下 減阻達到8%，經過4年的基礎性研究，我們基本掌握了如何提高微結構的高度生長和如何減少微結構與輥表面的黏著力。