材料成型一體化技術(shù)應用現(xiàn)狀

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     作為現(xiàn)代科學和工業(yè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，材料成型從20世紀80年代便被看作是推動經(jīng)濟(jīng jì)進入21世紀的三大工業(yè)支柱之一。材料成型及控制（control)工程(Engineering)作為其中的一項重要專業(yè)技術(shù)，在近年來有著突飛猛進的發(fā)展，從而有效地推動了材料成型的學科發(fā)展。
    所謂材料成型，顯而易見成型工藝便是此項科學技術(shù)的精髓。碳纖維生產(chǎn)傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。工業(yè)產(chǎn)品的好與壞不僅僅需要考慮材料自身是否具備優(yōu)良的力學性能，更重要的是能否充分利用材料的特點采取最適合的加工成型方法。因此，工藝的發(fā)展從根本上決定了材料成型的質(zhì)量。材料成型及控制（control)工程通過(tōng guò)分析(Analyse)材料的宏觀形狀、微觀結(jié)構(gòu)及力學性能等研究熱加工過程中相關(guān)生產(chǎn)工藝，從而進行成型工藝主要分為鑄造、焊接和鍛壓三個方向。 123,123

　　一、鑄造工藝
     鑄造通俗地說是液態(tài)金屬凝固的過程，這是一種使用范圍極其廣的成型工藝，不受鑄件尺寸、形狀及合金材料的限制。其技術(shù)關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)就在于凝固組織的形成于控制、鑄造缺陷的防止與控制及鑄件尺寸精度與表面粗糙度的控制。
現(xiàn)階段，隨著鑄造工藝在凝固理論、凝固技術(shù)及低壓鑄造、陶瓷鑄造、連續(xù)鑄造等技術(shù)已日漸成熟。
     隨著人們對鑄造質(zhì)量、鑄造精度、鑄造成本和鑄造自動化等要求的提高，精密鑄造技術(shù)、連續(xù)鑄造技術(shù)、特種鑄造技術(shù)、鑄造自動化和鑄造成型模擬技術(shù)等得到了迅速發(fā)展，鑄造技術(shù)正朝著精密化、大型化、高質(zhì)量、自動化和清潔化的方向發(fā)展，必將對傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步有著極大的推動作用，同時也為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發(fā)達國家的嚴格控制。如圖1-1為某小型渦噴發(fā)動機靜子葉片，采用精密鑄造。 123,123

　　二、焊接工藝
     焊接作為現(xiàn)代工程技術(shù)的重要組成部分，是材料成型中必不可少的工藝手段，主要可分為熔焊、固相焊和釬焊。焊接工藝可謂是真正意義上的在生產(chǎn)實踐中為滿足工業(yè)需求而不斷完善和發(fā)展起來的。
     比如，汽車工業(yè)推動了電阻焊和二氧化（oxidation)碳氣體保護焊的工藝發(fā)展，船舶制造業(yè)推動了埋弧焊的發(fā)展等。
隨著焊接工藝的日益進步，它已不再是單一的金屬材料連接技術(shù)，而延伸向陶瓷(原料:非金屬礦物)材料、生物組織、高分子材料等多個領(lǐng)域。
為適應高質(zhì)、高效的生產(chǎn)趨勢，近年來焊接機械化、自動化、智能(intelligence)化正以驚人的速度迅猛崛起，成為今后焊接工藝的重點發(fā)展趨勢。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。

　　三、鍛壓工藝 123456
     鍛壓實質(zhì)是材料的塑性成型過程，這與材料自身的塑性變形能力與外部應力等有著密切聯(lián)系。它可以應用于大批量的生產(chǎn)，顯然其發(fā)展趨勢著重于高速自動化生產(chǎn)，以達到高效規(guī)?；a(chǎn)。在信息化高速發(fā)展的現(xiàn)今，計算機輔助系統(tǒng)逐步彰顯(鮮明地顯示 )出其重要作用。利用計算機輔助設(shè)計與制造模具及實現(xiàn)生產(chǎn)的模擬化，極大地縮短了工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)周期，從而減少了大量的人工投入，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率(efficiency)和質(zhì)量。

　　四、材料成型加工技術(shù)的作用及地位
     以鑄造、鍛造、焊接等工藝為代表的材料(Material)成形加工技術(shù)是制造業(yè)中的主要加工方法,材料成型加工技術(shù)與科學則是材料科學與工程的重要內(nèi)容,它對國民經(jīng)濟的發(fā)展及國防力量的增強均有十分重要的作用。據(jù)統(tǒng)計,全世界75%的鋼材經(jīng)塑性加工成型,45%的金屬結(jié)構(gòu)用焊接成型。2001年,我國鑄件產(chǎn)量已達1200萬噸,位居世界第二。 123,123
     材料成型加工技術(shù)是汽車、機械、能源、石化、造船等支柱產(chǎn)業(yè)及國防工業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)加工技術(shù)。例如,長江三峽水輪機的葉輪高5.5米、直徑10.6米、重520噸,只有采用鑄、焊復合技術(shù)才能制造,目前尚依賴進口。例如,無論軍用或民用飛機中的燃氣輪機葉片國外都已采有新一代高溫合金單晶體熔模鑄造技術(shù)。又例如,目前汽車重量的65%以上仍由鋼鐵材料、鋁（Al)合金及鎂合金等通過鑄造、鍛壓、焊接等加工方法而成型。我國在這些前沿核心或關(guān)鍵技術(shù)方面還有較大的差距。因此,面對市場(shì chǎng)經(jīng)濟及參與全球競爭,在振興制造業(yè)的同時,必須加強材料成型加工技術(shù)與科學的基礎(chǔ)理論和工程應用研究（research)。

　　五、材料成型加工技術(shù)發(fā)展趨勢
     制造業(yè)在過去的二十年中發(fā)生了巨大變化,這種變化還會延續(xù)。高速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)要求材料(Material)成型加工技術(shù)的精確化、輕量化、集成化;激烈的國際競爭要求產(chǎn)品性能高、流程短、成本低;日益惡化的環(huán)境則要求材料成型加工消耗能源低、污染少。21世紀高新技術(shù)的出現(xiàn)將進一步導致材料成型加工技術(shù)與科學的進步與變革,包括(bāo kuò):全新的成型加工方法與工藝及傳統(tǒng)加工方法的升級與革新。

本文來自123

     近年來出現(xiàn)了很多新的精確鑄造成型技術(shù)。例如,在汽車工業(yè)出現(xiàn)了可控壓力鑄造、消失模鑄造及壓力鑄造等制造新一代汽車發(fā)動機（Engine）薄壁鋁（Al)合金缸體鑄件的新方法。出現(xiàn)了液壓塑性成型、精密鍛造、攪拌磨擦焊、鎂及鋁合金半固態(tài)成型、鈦合金成型加工等新技術(shù)。用定向凝固熔模鑄造生產(chǎn)高溫合金單晶體燃氣輪機葉片則是精確鑄造成型技術(shù)在航空工業(yè)中應用的杰出體現(xiàn)。隨著金屬基復合材料、金屬間化合物材料及陶瓷材料等各種新材料的研究與開發(fā),新的制備成型加工方法不斷出現(xiàn),而材料制備和成型加工一體化則是重要的發(fā)展趨勢（trend)。例如,材料電磁成型加工、激光直接成型加工技術(shù)、金屬基復合材料液態(tài)噴射成型技術(shù)等等。

　　六、材料成型加工過程模擬及仿真
     隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算材料科學已成為一門的交叉學科,成為除實驗和理論外解決材料科學中實際問題的重要研究方法,基于知識的材料成型加工過程模擬與仿真已成為材料科學的前沿研究領(lǐng)域。據(jù)報道,模擬仿真技術(shù)可提高產(chǎn)品(Product)質(zhì)量5-15倍、增加材料出品率25%、降低成本10%-30%、縮短產(chǎn)品設(shè)計和試制周期30%-60%。經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展,鑄造及鍛造宏觀模擬技術(shù)已在工程中應用,并有很多商品化軟件。當前,高性能、高保真和高效率(efficiency)是成型加工過程模擬與仿真的努力目標,而微觀組織模擬(從毫米到微米尺度)則是新的研究熱點。并行工程是以集成、并行的方式設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括加工制造過程),力求使產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計一開始就考慮到產(chǎn)品整個生命周期中從概念(Idea)形成到產(chǎn)品報廢處理所有因素(包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求)。在設(shè)計階段同時進行工藝CA 123456
　　D、成型加工過程的計算機輔助工程分析(CAE)及模具（稱號：工業(yè)之母）與產(chǎn)品的制造過程仿真(CAM),以取得最優(yōu)的效果。美國通用汽車公司采用并行工程及CAE技術(shù),每年節(jié)省(spare)產(chǎn)品研究（research)開發(fā)費用達數(shù)百萬美元。
七、總結(jié)
     縱觀材料成型工藝的技術(shù)與發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)的需求是推動其技術(shù)進步的重要動力，而激光技術(shù)、計算機技術(shù)、新材料技術(shù)及其它先進技術(shù)的發(fā)展賦予了材料成型技術(shù)具有廣泛的應用前景：
     一是高效。隨著信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的升級換代，材料成型技術(shù)的自動化程度越來越高，材料成型技術(shù)高度速成化趨勢越發(fā)明顯，而這些技術(shù)的發(fā)展，無疑將為產(chǎn)品的高度速成帶來新的可能（maybe)。
     二是環(huán)保。隨著環(huán)保意識的不斷增強，人們在研制新型材料的動力和能力將變得越發(fā)強勁，新型環(huán)保材料將得到越來越廣泛的應用，這將從根本上推生新的材料成型技術(shù)的誕生。 內(nèi)容來自123456
     三是節(jié)能。規(guī)?；a(chǎn)無疑能將工件成本降低（reduce)至新低，高度智能化帶來產(chǎn)品的高節(jié)能性。隨著智能理論的逐步完善，材料成型技術(shù)高度節(jié)能性趨勢越發(fā)明顯，而這一技術(shù)的發(fā)展，無疑將為產(chǎn)品的高節(jié)能性帶來新的希望。
     綜上所述，社會的可持續(xù)發(fā)展，必然離不開資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。就材料(Material)成型行業(yè)來說，我個人認為，未來的發(fā)展不僅僅要著重于生產(chǎn)的自動化、高效化和產(chǎn)品的高性能化，更應強調(diào)其生產(chǎn)過程中的能源消耗、污染排放和產(chǎn)品的使用安全性等問題。生產(chǎn)過程中的能源消耗、污染排放和產(chǎn)品的使用安全性等問題。承載力等完美結(jié)合，形成真正意義上的高效、環(huán)保、節(jié)能的新型生產(chǎn)工藝。
 
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