塑性工程学报：电磁微成形技术研究进展
2023-12-14【作 者】朱成席;徐杰;于海平;单德彬;郭斌
【引 言】
随着微纳米科学和微机电系统技术(Micro-Elec-tromechanical Systems , MEMS)的飞速发展，产品的微型化趋势日益加快，这使得微纳制造成为21世纪各国竞相优先发展的高新制造技术。经过多年研究与发展，先后出现了微细电火花、激光加工及LIGA等微纳制造技术。但是这些微纳制造技术在加工效率、生产成本以及产品力学性能等方面均存在一定程度的不足，严重制约了这些技术的广泛应用[1-2]。
电磁成形技术是一种利用金属在瞬时高强脉冲电磁场中受到强大洛伦兹力而高速运动并成形的高应变速率成形技术。其具有成形速度快、能有效提高金属板材的成形极限、改善薄板变形均匀性并可降低起皱和回弹等优势，特别适用于钦合金和镁合金等室温成形性能差的金属板材成形。利用电磁成形工艺的这些优势能有效克服塑性微成形尺度效应带来的成形性能降低、弯曲回弹增大等问题。因此电磁微成形技术一经兴起便迅速发展起来，在微纳制造领域展现出广阔的应用前景。
【结 论】
针对电磁微成形工艺的研究表明，电磁成形可以有效改善材料的微成形性能，提高微型零件的表面质量，证明了电磁成形工艺在微成形领域应用的普适性。然而电磁微成形技术是高电压环境下的冲击成形方法，对绝缘保护与模具抗冲击性能都需要极高的要求。而且电磁微成形是一个复杂的跨学科研究领域，其藕合了电磁场、力场、速度场和位移场，使得电磁微成形的机理与工艺的深入研究极具挑战。目前电磁微成形技术在以下几个方面还有待进一步的深入研究。
（1）尺度效应的存在使得宏观尺度电磁成形多场藕合分析方法及成形性能预测模型难以准确应用于微成形过程中，因此电磁高速微成形时材料的跨尺度力学模型及基于物理机制的成形极限预测模型还有待进一步完善。
（2）电磁微成形工艺是一个高电压冲击成形过程，如何规避高电压对微成形模具的影响，避免火花放电对模具微纳特征结构产生破坏，保障微结构尺寸精度并提高模具使用寿命，值得进行进一步工艺创新。
（3）现有研究所报道的电磁微成形零件均为商用零件的缩小版，如何采用电磁成形方法经济地制备大面积阵列微结构零件，并保证阵列微结构的尺寸均匀性与零件的型面精度，是当前面临的较大技术挑战。
以下是正文：
