玻璃微流控芯片模压成形裂纹形成与抑制OA
针对阶梯式光学玻璃微流控芯片模压成形过程中深腔-浅槽过渡区易发生热裂纹与碎裂的问题,揭示了微裂纹形成机理并提出一种裂纹抑制方法。基于D-ZK2N玻璃高温黏弹性本构关系,建立冷却退火过程三维热-力耦合有限元模型;引入Deborah数表征结构松弛与应力冻结的竞争关系,提出梯度冷却策略,并开展模压实验验证。实验结果表明,非均匀热惯性与体积收缩失配是过渡区“外压内拉”型应力集中的主要原因。在线性冷却条件下,该区域应力持续积累并形成高裂纹风险;采用梯度冷却后,过渡区附近的结构松弛更加充分,其过渡区残余应力降低22.4%,成形件未见裂纹,深腔结构成形深度达4.522 mm。基于Deborah数的梯度冷却能够有效抑制阶梯过渡区热裂纹,适用于大深宽比玻璃微流控芯片的精密模压成形。
陶松成;刘朋;曾子浩;周天丰;肖永骏
北京理工大学机械与车辆学院,北京100081 北京理工大学先进光场显示芯片与系统全国重点实验室,北京100081北京理工大学机械与车辆学院,北京100081 北京理工大学先进光场显示芯片与系统全国重点实验室,北京100081北京理工大学机械与车辆学院,北京100081 北京理工大学先进光场显示芯片与系统全国重点实验室,北京100081北京理工大学机械与车辆学院,北京100081 北京理工大学先进光场显示芯片与系统全国重点实验室,北京100081北京理工大学机械与车辆学院,北京100081 北京理工大学先进光场显示芯片与系统全国重点实验室,北京100081
机械制造
微流控芯片精密模压梯度冷却Deborah数热裂纹
《光学精密工程》 2026 (13)
P.2050-2062,13
国家自然科学基金资助项目(No.52435008)。
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