材料受迫成形工艺技术

挤压成型工艺技术挤压成型工艺技术是一种常用的金属加工方法，广泛应用于制造行业。

挤压成型是将金属坯料经过一定的压力挤压成具有所需形状和尺寸的产品的一种成型方法。

挤压成型工艺技术的基本原理是通过将金属坯料置于挤压机的工作室中，然后施加一定的压力使金属坯料通过模具的缝隙挤压出来，最终形成所需形状和尺寸的成品。

挤压成型工艺技术的关键是模具设计和成型参数的控制。

模具设计需要考虑到产品的形状、尺寸和结构，以及金属的流动性和可挤压性。

成型参数的控制包括挤压力、挤压速度、温度和润滑条件等。

合理的模具设计和成型参数的控制可以保证产品质量和生产效率。

挤压成型工艺技术有许多优点。

首先，挤压成型可以实现连续生产，提高生产效率。

其次，挤压成型可以制造复杂形状的产品，例如管材、型材和复杂截面的零件等。

此外，挤压成型可以提高材料的利用率，因为挤压成型可以将金属坯料从较大横截面挤压成较小横截面，减少材料浪费。

挤压成型工艺技术的应用范围非常广泛。

在汽车制造行业，挤压成型常用于制造汽车车身和车架等零部件。

在建筑行业，挤压成型常用于制造铝型材和钢管等建筑材料。

在电子和电器行业，挤压成型常用于制造散热器和散热片等散热材料。

然而，挤压成型工艺技术也有一些局限性。

首先，挤压成型只适用于某些金属材料，例如铝、铜和钢等。

对于某些高硬度和高熔点的金属，挤压成型难以实现。

其次，挤压成型有一定的限制，不能制造过大和过长的产品。

此外，挤压成型过程中可能会出现材料变形和挤出问题，需要通过优化模具设计和成型参数来解决。

总之，挤压成型工艺技术是一种重要的金属加工方法，具有广泛的应用前景。

通过合理的模具设计和成型参数的控制，挤压成型可以实现高效、精确和连续的生产，满足各行业对产品形状和尺寸的要求。

随着材料科学和加工技术的不断发展，挤压成型工艺技术的性能和应用也将不断提高和拓展。

材料成型工艺技术材料成型工艺技术是指将材料通过一定的工艺方法，经过加工、成形、塑造等过程，使其达到特定的形状和性能要求的一种技术。

这种技术可以广泛应用于各个行业，如汽车、航空、电子、家电等领域。

材料成型工艺技术的发展，为各个行业提供了更多的可能性和选择。

材料成型工艺技术主要包括压力成型、热成型、造型、粉末冶金等多种方法。

其中，压力成型是一种将材料放入模具中，在给定的条件下施加一定的压力，使材料在模具内成型的方法。

这种方法适用于加工金属、塑料、陶瓷等材料。

压力成型工艺技术具有成形精度高、表面光洁度好等特点，被广泛应用于制造各种零部件。

热成型是一种通过加热材料使其变软，然后通过外界力的作用使其变形的方法。

这种方法适用于加工塑料、橡胶等材料。

热成型工艺技术能够使材料保持一定的形状稳定性，并且在加工过程中能够消除材料内部的应力，提高产品的性能。

造型是一种通过模板、模具等工具对材料进行塑造的方法。

这种方法适用于加工陶瓷、玻璃等材料。

造型工艺技术能够使材料呈现出各种复杂的形状，满足设计师的要求，并且能够提高生产效率。

粉末冶金是一种通过将金属粉末进行成型、烧结等处理，制造出具有特定形状和性能的材料的方法。

这种方法适用于生产精密零部件、高温合金等材料。

粉末冶金工艺技术能够扩大材料的应用范围，提高产品的性能。

在材料成型工艺技术中，工艺参数的控制是非常重要的。

工艺参数包括温度、压力、速度等多个方面。

通过合理控制这些参数，可以使成型产品具有更好的性能。

材料成型工艺技术的发展，对于提高产品质量、降低产品成本、增加产品种类等方面具有重要作用。

随着科技的不断进步，材料成型工艺技术也在不断创新和发展，为各行各业的发展提供更多的机会和挑战。

材料成形技术基础
材料成形技术是指通过某种手段将材料制造成所需形状和尺寸的工艺技术。

它是制造业中最常用的一种技术之一，广泛应用于金属、塑料、陶瓷等材料的制造过程中。

材料成形技术主要分为热成形、冷成形、粉末冶金和塑性加工四大类。

热成形技术是指在材料高温状态下进行成形的工艺。

它可以分为热轧、锻造、热挤压等多种方法。

热成形技术能够改善材料的可塑性，提高材料的密度和力学性能，并且可以生产出大尺寸、高精度的零件。

冷成形技术是指在材料常温状态下进行成形的工艺。

它可以分为冷轧、拉伸、冷挤压等多种方法。

冷成形技术可以减小材料的尺寸误差，提高材料的表面质量和机械性能，并且可以生产出高强度、高硬度的零件。

粉末冶金技术是指将金属粉末或非金属粉末通过成型和烧结工艺制造成零件的工艺。

粉末冶金技术可以用于制造复杂形状、高精度的零件，具有高效节能、无需切削或减少切削量等优点。

塑性加工技术是指将材料通过塑性变形进行成形的工艺。

塑性加工技术包括挤压、拉伸、冲压、弯曲等多种方法。

塑性加工技术可以生产出形状复杂、精度高的零件，同时还能够提高材料的强度和硬度。

以上四种材料成形技术都具有各自的特点和适用范围，并在不同领域中发挥着重要作用。

材料成形技术的发展不仅可以提高材料的加工效率和质量，还能够满足不同行业对材料性能和形状的需求，促进工业制造的进步和发展。

形和制造的一系列技术和工艺。

这涵盖了从原材料到最终成品的整个生产链，包括金属的选材、切割、成形、焊接、表面处理等方面。

下面将详细介绍金属工艺及材料成形技术的各个方面。

1. 金属工艺概述金属工艺是指对金属材料进行各种物理和化学处理，使其达到预定形状、尺寸、性能和表面状态的技术。

金属工艺的主要步骤包括原材料准备、熔炼、成型、加工、焊接、表面处理等。

在整个金属工艺过程中，材料的性能、工艺的精密性和效率都是关键因素。

2. 金属材料成形技术a. 锻造（Forging）锻造是一种通过对金属施加压力，使其发生塑性变形，从而改变其形状的成形工艺。

这可以通过冷锻和热锻两种方式进行。

锻造可用于制造各种零部件，如飞机零件、汽车零件和工业设备。

b. 拉伸成形（Stretch Forming）拉伸成形是一种通过对金属板材施加拉力，使其在一定的模具上拉伸成所需形状的成形工艺。

这在航空航天领域中广泛应用，制造复杂曲面的零部件。

c. 冲压成形（Stamping）冲压成形是将金属板或带料通过冲裁模、弯曲模、拉伸模等多个工序，使其发生塑性变形，形成零部件的工艺。

这是大规模生产金属零部件的一种有效方式。

d. 旋转成形（Spinning）旋转成形是通过将金属板材固定在旋转工具上，通过压力使其沿轴线旋转，从而形成圆筒状或锥形状的零部件的工艺。

常见的应用包括制造锅、盘子等器皿。

e. 挤压（Extrusion）挤压是将金属通过模具压出所需形状的工艺。

这广泛应用于制造铝型材、管道等。

通过挤压，可以生产复杂截面的产品。

f. 注塑成形（Injection Molding）虽然常用于塑料，但注塑成形也可用于金属粉末，通过在高温高压下使金属粉末熔化，并注射到模具中成形。

这是制造小型零部件的一种方法。

3. 金属加工技术a. 数控加工（CNC Machining）加工具有高精度、高效率和灵活性的优势，广泛应用于定制零部件制造。

b. 电火花加工（EDM）电火花加工是通过电脉冲放电的方式在金属工件上形成微小的放电坑，从而实现零部件的精密加工。

材料成形技术基础知识点总结1.材料成形的基本原理：材料成形是通过施加外力使材料发生形状和/或尺寸改变的过程。

常见的成形方法包括压力成形、热成形、热力复合成形等。

不同的成形方法有不同的原理和适用范围，可以选择最适合的方法进行成形。

2.压力成形技术：压力成形是指通过施加压力使材料发生形状和/或尺寸改变的成形方法。

常见的压力成形技术包括锻造、压力铸造、挤压、拉伸、冲压等。

这些技术可以用于加工金属材料和非金属材料，具有高效率和高精度的特点。

3.热成形技术：热成形是指通过加热材料使其变软，然后进行形状和/或尺寸改变的成形方法。

常见的热成形技术包括热压缩、热拉伸、热挤压、热转锻等。

热成形可以用于加工高温材料和难塑料材料，可以提高材料的可塑性和改善成形效果。

4.热力复合成形技术：热力复合成形是指通过加热和施加压力使两个或多个材料发生结合的成形方法。

常见的热力复合成形技术包括焊接、热压焊、热胶合等。

这些技术可以用于加工复合材料，可以获得更强的接合强度和更好的接合效果。

5.材料成形工艺的设计：材料成形工艺的设计是指根据产品的要求和材料的性能选择合适的成形方法，并确定合理的工艺参数。

工艺参数包括温度、压力、速度等，对成形效果和产品质量具有重要影响。

工艺设计需要考虑材料的可塑性、成形难度、成形精度等因素，可以通过实验和数值模拟来优化设计。

6.材料成形工具的设计与制造：材料成形工具是实现成形过程的重要设备，需要根据产品的形状和尺寸设计相应的工具。

工具设计包括毛坯设计、凸模设计、模具结构设计等。

材料成形工具的制造需要精密的加工工艺和高质量的材料，可以采用数控加工、电火花等先进技术来提高工具的精度和寿命。

7.材料成形过程的监测与控制：材料成形过程需要对温度、压力、力量、速度等进行监测和控制，以确保成形效果和产品质量的稳定。

常用的监测和控制技术包括传感器、自动控制系统等。

这些技术可以实时监测成形过程的参数，并根据需求调整工艺参数，以达到最佳的成形效果。

成形工艺技术成形工艺技术是一门工程技术学科，通过对工件的成型过程及其技术性能的研究，设计出成型方法和工艺流程，实现对原材料的加工和转化。

成形工艺技术广泛应用于制造业各个领域，包括金属加工、塑料加工、陶瓷加工等。

成形工艺技术的基本理论是原材料形变和流变性能的研究。

通过研究材料的流动行为，可以设计出合适的成型设备和工艺参数，实现对原材料的精确控制。

成形工艺技术还研究了原材料的热力学性质、机械性能、物理性能等，为工艺设计提供了基础。

成形工艺技术的一大特点是可以大规模生产相同的零部件。

通过模具制造和成型设备的使用，可以在短时间内批量生产大量的相同产品。

与传统的手工制造相比，成形工艺技术大大提高了生产效率，降低了人力成本。

成形工艺技术的应用非常广泛，其中最常见的就是金属成形技术。

金属成形技术包括锻造、压力成型、铸造等。

锻造是将金属材料加热至一定温度后，利用力使其发生塑性变形，从而得到所需形状的工艺。

压力成型是通过施加压力使金属原材料变形，从而得到所需形状的工艺。

铸造是将金属熔化后，倒入模具中进行冷却凝固，最终得到所需形状的工艺。

除了金属成形技术，塑料成形技术也是成形工艺技术的重要组成部分。

塑料成形技术包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型等。

注塑成型是将塑料原料加热熔融后，通过注射装置将其注入模具中，在模具中冷却硬化，最终得到所需形状的工艺。

挤出成型是将塑料原料加热熔融后，通过挤出机将其从模具中挤出，最终得到所需形状的工艺。

吹塑成型是将塑料原料加热熔融后，通过吹塑机在模具中进行吹塑，最终得到所需形状的工艺。

另外，成形工艺技术还涉及到陶瓷成形技术、橡胶成形技术等。

陶瓷成形技术包括注浆成型、挤出成型、压制成型等。

橡胶成形技术包括压制成型、挤出成型、注射成型等。

这些成形技术在陶瓷制造和橡胶制造领域得到了广泛应用。

总之，成形工艺技术在制造业中发挥了重要作用。

通过成形工艺技术，可以实现对原材料的精确控制，大规模生产相同的零部件，提高生产效率和降低成本。

材料成形技术材料成形技术是指用各种成形方法对金属、非金属和复合材料等材料进行加工，以得到所需形状和尺寸的技术。

材料成形技术被广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业、电子工业、建筑业等领域，对推动产业化进程和经济发展起到了重要作用。

材料成形技术的发展历史可以追溯到古代，如冶金学家发明铜铸造技术，生产出大量铜器；冶炼青铜铸剑，使战争更具攻击性和灵活性。

直到20世纪，材料成形技术才迎来了前所未有的发展。

现代材料成形技术主要包括以下几种类型：一、铸造铸造是最早发现和应用的材料成形技术之一，它是将熔化的金属或非金属材料注入模具中，经过冷却后得到所需形状的工艺。

铸造工艺具有成本低、生产效率高、形状多样化等优点，被广泛用于机械制造、航空航天、建筑等领域。

目前，铸造技术已经发展成为常压铸造、真空铸造、压力铸造、熔模铸造等多种形式，能够满足不同领域的需求。

二、锻造锻造是一种将火热的金属材料放入模具中，然后施加一定的压力和冲击力，以使金属材料在模具内形成所需形状的工艺。

锻造因为能够加工高强度、高质量的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车工业、船舶制造等领域。

随着材料成形技术的发展，锻造技术也逐渐发展成为冷锻、热锻、精密锻造等多种类型。

三、挤压挤压是将金属材料置于压力下，在金属材料被压制的时候，金属材料从密服或挤出口流出成型的过程。

挤压广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业等领域。

挤压技术因其能够加工高强度、高精度的金属材料而备受赞誉。

四、冲压冲压是将平板、带材、管材等金属材料经过剪、冲、压等多个工序，通过模具对金属材料进行成型的工艺。

冲压技术因其生产效率高、成型精度高、大批量生产等优点，广泛应用于家电、电子等领域生产零件和外壳等。

五、注塑注塑是将熔化的塑料材料注入模具中，经过冷却得到所需形状的工艺。

注塑技术因其生产效率高、生产周期短、生产成本低等优点，广泛应用于电子、家电、汽车等领域生产各类塑料配件和外壳等。

总之，材料成形技术是现代制造业中不可或缺的一环，通过不同的成形方法，可制造出不同形状、材质和功能的产品。

目录21世纪的材料成形加工技术柳百成1一材料成形加工技术的作用及地位1二材料成形加工技术的发展趋势2三新一代的材料成形加工技术3四材料加工制造过程的模拟和仿真4五快速产品/工艺开发系统并行工程及绿色制造5激光表面改性技术及国内外发展现状应小东李午申冯灵芝7前言7一激光表面处理技术的原理及特点8二激光表面处理技术应用及其国内外发展现状8三激光表面改性技术存在问题和前景展望12从第13届国际电加工会议ISEM XIII看电加工的最新发展方向13加工技术与研究的新进展16板材成形新技术及其发展趋势I赵军马瑞19板材成形新技术及其发展趋势II 赵军马瑞25国产旋压设备的发展和应用张顺福孙存福31快速成形制造技术的发展与展望刘光富张曙36中国从焊接大国向世界焊接强国迈进林尚扬42从DMG的产品开发看数控机床的发展趋向徐正平47超精密测量技术与仪器工程研究中的几个热点问题谭久彬5121世纪的材料成形加工技术中国工程院院士柳百成摘要论述了材料成形加工技术的作用及地位介绍了快速产品与工艺开发系统新一代制造工艺与装备模拟与仿真3项关键先进制造技术指出轻量化精确化高效化将是未来材料成形加工技术的重要发展方向关键词先进制造技术材料成形加工精确成形加工模拟仿真并行工程绿色制造一材料成形加工技术的作用及地位中国已是制造大国仅次于美日德居世界第4位中国虽是制造大国但与工业发达国家相比仍有很大差距表现在制造业的劳动生产率低不到美国的5%技术含量低以CAD为例仍停留在绘图功能上重要关键产品基本上没有自主创新开发能力材料成形加工行业是制造业的重要组成部分材料成形加工技术是汽车电力石化造船及机械等支柱产业的基础制造技术新一代材料加工技术也是先进制造技术的重要内容铸造锻造及焊接等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术据统计全世界75%的钢材经塑性加工成形45%的金属结构用焊接得以成形又如我国铸件年产量已超过1400万t是世界铸件生产第一大国汽车结构中65%以上仍由钢材铝合金铸铁等材料通过铸造锻压焊接等加工方法成形但是我国的材料成形加工技术与工业发达国家相比仍有很大差距举例说重大工程的关键铸锻件如长江三峡水轮机的第一个叶轮仍从国外进口航空工业发动机及其他重要的动力机械的核心成形制造技术尚有待突破因此在振兴我国制造业的同时要加强和重视材料成形加工制造技术的发展高速发展的工业技术要求加工制造的产品精密化轻量化集成化国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高成本低周期短日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低污染少为了生产高精度高质量高效率的产品材料正由单一的传统型向复合型多功能型发展材料成形加工制造技术逐渐综合化多样化柔性1化多学科化因此面对市场经济参与全球竞争必须十分重视先进制造技术及成形加工技术的技术进步二材料成形加工技术的发展趋势 美国在新一代制造计划Next Generation Manufacturing 中指出未来的制造模式将是批量小质量高成本低交货期短生产柔性环境友好未来的制造企业将是以人技术和经营三要素组成而以人为本未来的制造企业要掌握十大关键技术其中包括快速产品与工艺开发系统新一代制造工艺及装备模拟与仿真3项关键技术如图1所示其中下一代制造工艺包括精确成形加工制造或称净成形加工工艺Net Shape Process 净成形加工工艺要求材料成形加工制造向更轻更薄更精更强更韧成本低周期短质量高的方向发展 下一代制造工艺和设备全面的模拟技术具有自适应性和可应答快速产品创新管理变化管理劳动力柔性组合知识供应链战略广义企业合作企业一体化图1 美国新一代制造计划中提出的十大关键技术 轻量化精确化高效化将是未来材料成形加工技术的重要发展方向以汽车制造为例美国新一代汽车研究计划Partnership of Next Generation Vehicle 的目标是在2003年汽车重量减轻10%汽车每100km 油耗要减少到3L 并减少10%的污染为了达到这一目标要求整车重量减轻40%50%其中车体和车架的重量要求减轻50%动力及传动系统减轻10%例如美国福特汽车公司新车型中使用的状况就反映了这种变化见图2从图2可以看出新一代汽车中黑色金属用量将大幅度减少而铝及镁合金用量将显著增加铝合金将从129kg 增加到333kg 镁合金将从5kg 增加到39kg 近年来随着汽车工业和电子工业的迅速发展对通过降低产品的自重以降低能源消耗和减少污染包括汽车尾气和废旧塑料提出了更迫切的要求而轻量化的绿色环保材料将作为人们的首选镁合金就是被世界各国材料界看好的最具有开发和发展前途的金属材料 2镁合金产品具有以下优势轻量化密度 1.8g/cm3是钢铁的1/4铝的2/3与塑料相近比强度高刚性好优于钢和铝具有极佳的防震性耐冲击耐磨性良好具有优良的热传导性可改善电子产品散热性能是非磁性金属抗电磁波干扰能力强电磁屏蔽性好加工成形性能好成品外观美丽质感佳无可燃性相对于塑料材料回收率高符合环保法尺寸稳定收缩率小不易因环境温度变化而改变相对于塑料镁合金压铸件广泛应用于交通工具如汽车摩托车及飞机零件等信息如手机数码相机及手提电脑壳体等及小型家电如摄像机照相机和其他电子产品外壳等行业同时压铸镁合金产品在国防建设等领域也有十分广阔的应用前景三新一代的材料成形加工技术制造技术可分为加工制造和成形制造以液态铸造成形固态塑性成形及连接成形等为代表技术其中成形制造不仅赋予零件以形状而且决定了零件的组织结构与性能一精确成形加工技术近年来出现了很多新的精确成形加工制造技术在汽车工业中Cosworth铸造采用锆砂砂芯组合并用电磁泵控制浇铸,如图3所示,图3略消失模铸造及压力铸造已成为新一代汽车薄壁高质量铝合金缸体铸件的3种主要精确铸造成形方法许多国家预测消失模铸造将成为明天的铸造新技术另外用定向凝固熔模铸造生产的高温合金单晶体燃汽轮机叶片也是精确成形铸造技术在航空航天工业中应用的杰出体现如图4所示图4略3在轿车工业中还有很多材料精确成形新工艺如用精确锻造成形技术生产凸轮轴等零件液压胀形技术半固态成形及三维挤压法等摩擦压力焊新技术近来也备受人们关注以挤压铸造Squeeze Casting及半固态铸造Semi-solid Casting为代表的精确成形技术由于熔体在压力下充型凝固从而使零件具有好的表面及内部质量半固态铸造是一种生产结构复杂近净成形高品质铸件的材料半固态加工技术图5图5略为半固态铸造铝合金零件在汽车上的应用其区别于压力铸造和锻压的主要特征是材料处于半固态时在较高压力约200MPa下充型和凝固材料在压力作用下凝固可形成细小的球状晶粒组织半固态铸造技术最早在20世纪70年代由美国麻省理工学院凝固实验室研究开发并在20世纪90年代中期因汽车的轻量化得到了快速发展二快速及自由成形加工技术随着全球化及市场的激烈竞争加快产品开发速度已成为竞争的重要手段之一制造业要满足日益变化的用户需求制造技术必须具有较强的灵活性能够以小批量甚至单件生产迎合市场快速原型制造技术Rapid Prototyping就是在这样的社会背景下产生的快速原型制造技术以离散/堆积原理为基础和特征将零件的电子模型CAD模型按一定方式离散成为可加工的离散面离散线和离散点尔后采用多种手段将这些离散的面线和点堆积形成零件的整体形状有人因该技术高度的柔性而称之为自由成形制造Free Forming近年来快速原型制造已发展为快速模具制造Rapid Tooling及快速制造Rapid Manufacturing这些技术能大大缩短产品的设计开发周期解决单件或小批零件的制造问题图6所示图6略是快速制造中使用的铸造砂型激光加工技术有多种多样包括电子元件的精密微焊接汽车和船舶制造中的焊接坯料制造中的切割雕刻与成形等其中激光加工自由成形制造技术也是重要的发展动向四材料加工制造过程的模拟和仿真随着计算机技术的发展计算材料科学已成为一门新兴的交叉学科是除实验和理论外解决材料科学中实际问题的第3个重要研究方法它可以比理论和实验做得更深刻更全面更细致可以进行一些理沦和实验暂时还做不到的研究因此基于知识的材料成形工艺模拟仿真是材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点根据美4国科学研究院工程技术委员会的测算模拟仿真可提高产品质量515倍增加材料出品率25%降低工程技术成本13%30%降低人工成本5%20%提高投入设备利用率30%60%缩短产品设计和试制周期30%60%等经过30多年的不断发展铸造及锻造宏观模拟在工程应用中已是一项十分成熟的技术已有很多商品化软件如MAGMA PROCAST DEFORM和中国的铸造之星FT-STAR等并在生产中取得显著的经济及社会效益例如长江三峡水轮机的第1个叶轮是从加拿大进口的价值为960万美元而在我国重型制造企业的共同努力下长江三峡水轮机叶轮的重62t的不锈钢叶片已由德阳中国二重集团铸造厂于2001年首次试制成功其铸造工艺方案采用了先进的计算机模拟仿真技术经反复模拟得到了最优化的铸造工艺方案由国务院三峡办中国机械工业联合会共同主持召开的鉴定委员会专家组认为该叶片技术资料齐全采用了计算机优化等先进技术符合有关标准要求达到国际同行业先进水平目前模拟仿真技术已能用在压力铸造熔模铸造等精确成形加工工艺中如图7所示图7略而焊接过程的模拟仿真研究也取得了可喜的进展高性能高保真高效率多学科及多尺度是模拟仿真技术的努力目标而微观组织模拟从mmµm到nm尺度则是近年来研究的新热点课题通过计算机模拟可深入研究材料的结构组成及其各物理化学过程中宏观微观变化机制并由材料成分结构及制备参数的最佳组合进行材料设计计算材料科学的研究范围包括从埃量级的量子力学计算到连续介质层次的有限元或有限差分模型分析此范围可分为4个层次纳米级微观介观及宏观层次在国外多尺度模拟已在汽车及航天工业中得到应用铸件凝固过程的微观组织模拟以晶粒尺度从凝固热力学与结晶动力学两方面研究材料的组织和性能20世纪90年代铸造微观模拟开始由试验研究向实际应用发展国内的研究虽处于起步阶段但在用相场法研究铝合金枝晶生长用CellularAutomaton法研究铝合金组织演变图8图略和汽车球墨铸铁件微观组织与性能预测等方面均已取得重要进展锻造过程的三维晶粒度预测也有进展五快速产品/工艺开发系统并行工程及绿色制造我国制造业的主要问题之一是缺乏创新产品的开发能力因而缺乏国际市场竞争能力传统产品开发的特点一是照猫画虎知识老化缺乏创新二是周期长返工5多成本高例如美国空军研究所从19811991年研发武器共发布图纸20000张但共有90000张图纸进行了更改平均每张图纸改动了4.5次多花费了16亿美元现代的产品开发系统的特点是采用现代设计理论与方法进行全生命周期设计设计全过程采用信息技术加快采用新材料新工艺产品开发周期短返工少成本低努力做到一次成功产品有创新在国际市场上有竞争能力 图9为传统零部件开发与虚拟零部件开发的比较结构分析1刚性2强度3振动制造工艺分析1成形模拟2铸造3连接技术模拟图9 传统零部件开发与虚拟零部件开发 应该指出产品设计及制造开发系统是以设计与制造过程的建模Modeling 为核心内容的在产品零部件的设计过程中同时要进行影响产品及零部件性能的成形制造过程的建模及仿真它不仅可以提供产品零部件的可制造性评估而且可以提供产品零部件的性能预测1992年美国先进金属材料加工工程研究中心提出了产品设计/制造工艺集成系统,如图10所示2001年美国又提出了集成制造技术建议Integrated Manufacturing Technology Initiative 和可靠制造的建模与仿真Modeling and Simulation for Affordable Manufacturing 新构思对产品设计制造等全生命周期过程全部进行了模拟仿真 波音公司采用的现代产品开发系统将新产品研制周期从8年缩短到5年工程返工量减少了50%日本丰田汽车公司在研制2002年佳美新车型时缩短了研发周期106应力疲劳流动凝固应力图10 产品设计/工艺集成系统个月减少了试验样车数量65%美国底特律柴油机公司研发1台V6型柴油机的研发周期只用了7.5个月美国汽车工业希望汽车的研发周期缩短为1525个月而20世纪90年代汽车的研发周期为5年美国在展望2010年的制造业前景时进一步把精确成形工艺发展为无废弃物成形加工技术Waste-Free Process所谓无废弃物加工的新一代制造技术是指加工过程中不产生废弃物或产生的废弃物能被整个制造过程中作为原料而利用并在下一个流程中不再产生废弃物由于无废物加工减少了废料污染和能量消耗并对环境有利从而成为今后推广的重要绿色制造技术日本铸造工厂最近提出了3R 的环境保护新概念即减少废弃物Reduce重用Reuse及回用Recycling激光表面改性技术及国内外发展现状天津大学材料科学与工程学院应小东李午申冯灵芝摘要材料表面处理有很多种处理方法应用激光对材料表面实施处理则是一门新技术简述了激光表面改性的研究和发展现状特别是激光表面淬火激光熔凝激光表面合金化和激光熔覆等四种技术对各项技术的原理特点和国内外研究现状分别加以描述最后还简述了激光冲击硬化和激光气相沉淀这两项技术并且指出了激光表面改性技术存在问题和发展前景关键词激光表面改性应用前言材料表面处理有许多种方法应用激光对材料表面实施处理则是一门新技术激7光表面处理技术的研究始于20世纪60年代但是直到20世纪70年代初研制出大功率激光器之后激光表面处理技术才获得实际的应用并在近十年内得到迅速的发展激光表面处理技术是在材料表面形成一定厚度的处理层可以改善材料表面的力学性能冶金性能物理性能从而提高零件工件的耐磨耐浊耐疲劳等一系列性能以满足各种不同的使用要求实践证明激光表面处理已因其本身固有的优点而成为发展迅速有前途的表面处理方法一激光表面处理技术的原理及特点激光是一种相位一致波长一定方向性极强的电磁波激光束由一系列反射镜和透镜来控制可以聚焦成直径很小的光直径只有0.1mm从而可以获得极高的功率密度104109W/cm2激光与金属之间的互相作用按激光强度和辐射时间分为几个阶段吸收光束能量传递金属组织的改变激光作用的冷却等它对材料表面可产生加热熔化和冲击作用随着大功率激光器出现以及激光束调制瞄准等技术的发展激光技术进入金属材料表面热处理和表面合金化技术领域并在近年得到迅速发展激光表面处理采用大功率密度的激光束以非接触性的方式加热材料表面借助于材料表面本身传导冷却来实现其表面改性的工艺方法它在材料加工中具有许多优点是其他表面处理技术所难以比拟的1能量传递方便可以对被处理工件表面有选择的局部强化2能量作用集中加工时间短热影响区小激光处理后工件变形小3处理表面形状复杂的工件而且容易实现自动化生产线4激光表面改性的效果比普通方法更显著速度快效率高成本低5通常只能处理一些薄板金属不适宜处理较厚的板材6由于激光对人眼的伤害性影响工作人员的安全因此要致力于发展安全设施二激光表面处理技术应用及其国内外发展现状一激光淬火应用激光将金属材料表面加热到相变点以上随着材料自身冷却奥氏体转变成马氏体使材料表面硬化同时硬化层内残留有相当大的压应力从而增加了表面的疲劳强度利用这一特点对零件表面实施激光淬火则可以大大提高材料的耐磨性和抗疲劳性能最新研究成果表明如果在工件承受压力的情况下实施激光表面淬火8淬火后撤去外力则可以进一步增大残留的压应力并可大幅度提高工件的抗压和抗疲劳强度由于激光表面淬火速度快进入工件材料内部的热量少由此带来热变形少变形量为高频淬火的1/31/10因此可以减少后道工序矫正或磨制的工作量降低工件的制造成本此外该工艺为自冷却方式无需淬火液是一种清洁卫生的热处理方法而且便于用同一激光加工系统实现附合加工因此可直接将激光淬火供需安排在生产线上以实现自动化生产又由于该工艺为非接触式因此可用于窄小的沟槽和底面的表面淬火激光淬火由于以上优点而得到较为广泛的应用发动机缸体表面淬火可使缸体耐磨性提高3倍以上热轧钢板剪切机刃口淬火与同等未处理的刃口相比寿命提高了一倍左右而且激光表面淬火还应用在机床导轨淬火齿轮齿面淬火发动机曲轴的曲颈和凸轮部位局部淬火以及各种工具刃口激光淬火美国通用汽车公司自1974年首次将CO2激光器用于激光淬火以来先后建立了17条激光热处理生产线每日可处理零件3万件该公司对易磨损的汽车转向器齿轮向内表面用激光处理出五条耐磨带克服了磨损问题且基本无变形德国MAN B W公司对40/54和L58/64型船用柴油机气缸套内壁进行激光淬火日本对45钢铬钼钢铸铁等材料的激光淬火美国Coberent公司用500W激光器对铸铁机床导轨进行淬火取得了较好的效果我国也在积极进行激光淬火的研究和应用实践天津渤海无线电厂采用美国820型1.5kW横流CO2激光器对硅钢片模具进行表面淬火大大提高了耐磨性使用寿命提高了10倍青岛激光技工中心采用了HJ-3千瓦级横流CO2激光器对柴油机气缸孔进行表面淬火后而取代了硼缸套耐磨效果优良配副性优良经济效益显著目前在激光热处理方向的研究大多数进行温度相变的简单计算对相变后的相变组织分布材料性能对温度场的相互影响却很少考虑随着计算机的发展及计算方法的不断完善激光热处理理论正向预测淬火材料性能硬化层深度的方向发展二激光表面熔凝激光表面熔凝是采用近于聚焦的激光束照射是材料表面层熔化然后依靠自身冷却快速凝固熔凝层中形成的铸态组织非常细密能使性能得到改善可以增强材料表层的耐磨件和耐蚀性激光表面熔凝技术基本不受材料种类的限制可获得较深可达23mm以上的高性能敷层易实现局部处理对基体的组织性能尺寸影响很小而且工艺操作方便应用激光表面熔凝技术在可锻铸铁的摩托车凸轮轴表面获得了熔层厚0.2mm硬化层厚0.7mm宽3.4 3.6mm表面硬度为895HV的耐磨性很高的熔凝层对耐磨铸铁活塞环进行处理后寿命提高一倍且与气缸的匹配效果良好对珠光体+铁素体基的铸铁梳棉机梳板进行处理后明显提高了耐磨性和抗崩裂性且保持了低的表面粗糙度国外对Al-8Fe Al含量为1%合金进行激光熔凝硬化处理后的熔区枝晶进行微观计算机模拟及测量得出了枝晶细胞头部半径与凝固速度的关系式和凝固速度对枝晶分布的影响规律利用晶体生长的最小过冷度判据对单晶合金激光重熔区组织的生长速度进行分析建立了枝晶尖端生长速度与激光束扫描速度和固液面前进速度的关系根据分析发现激光熔池中枝晶组织生长方向强烈地受基材晶粒取向和激光束扫描方向的影响三激光表面合金化激光表面合金化是一种用激光将合金化粉末和基材一起熔化后迅速凝固在表面获得合金层的方法这种方法既改变了材料表面的化学成分又改变了表面的结构和物理状态可使廉价基材获得良好的表面性能激光表面合金化与其他传统表面合金化的方法相比敷层组织小结构致密气孔率低激光能量密度高无需工件作为电极传导粉末材料和基体材料的使用面更广激光作用时间短基体熔化量少合金敷层稀释率低减少粉末材料的消耗量热影响区小对基体组织的性能影响小工件变形小不需要特殊的工作条件无环境污染该项技术广泛应用于在磨损腐蚀高温氧化等工况条件下服役的工件表面强化以及磨损件的修复美国有两家飞机制造企业采用了这种方法对喷气机涡轮叶片外缘涂覆了钴基合金涂层近年来日本的汽车制造业亦开始采用这种技术对汽车排气阀实施激光涂覆钨铬钴合金层与传统的乙炔涂覆法相比激光表面合金化处理成本低涂层寿命高如果向熔融区提供活性气体还可以在工件表面形成坚硬的陶瓷涂层例如在N2中用CO2激光加热TI-6Al-4V则可以形成TiN层相互作用的时间愈长TiN密度愈高深度愈深形成了大量的硬质耐磨相TiN大大提高了表面硬度TiN相呈胞状及发达树枝状的持殊生长形态被基体牢牢地镶嵌住在摩擦磨损过程中不易脱落故这种快速凝固原位耐磨复合材料具有优异的耐磨性能利用XEM和TEM 对改性层的微观组织转变进行了研究激光气相氮化改性层内的显微组织由。

材料受迫成形工艺技术引言材料受迫成形工艺技术是一种常见的加工方法，通过对材料施加外力使其产生形变，从而实现零件的加工和制造。

本文将介绍材料受迫成形工艺技术的基本概念、应用领域、工艺流程以及未来的发展趋势。

基本概念材料受迫成形材料受迫成形是指通过施加外力使材料发生塑性变形的制造方法。

它包括了挤压、拉伸、压力和弯曲等多种成形方式。

在材料受迫成形过程中，外力会使材料发生形变，从而改变其形状和尺寸。

工艺参数在材料受迫成形工艺技术中，工艺参数是指影响成形过程和成形结果的各种参数。

包括施加的外力大小和方向、温度、成形速度等。

恰当的选择和控制工艺参数可以确保材料受迫成形工艺的质量和效果。

材料选择在材料受迫成形工艺技术中，材料的选择非常重要。

不同的材料在受力过程中会有不同的塑性变形行为和特性。

因此，根据需要选择适合的材料可以提高成形质量和效率。

应用领域材料受迫成形工艺技术在多个领域都有应用。

以下是一些常见的应用领域。

汽车制造材料受迫成形工艺技术在汽车制造中扮演着重要角色。

例如，通过挤压成形工艺可以生产汽车零件，如车身和发动机零件。

材料受迫成形工艺可以提高零件的质量和性能，并提高生产效率。

电子设备制造在电子设备制造中，材料受迫成形工艺技术可以用于制造电子设备的外壳和封装材料。

这些材料需要具备高强度、导热性能和电绝缘性能，通过合适的受迫成形工艺可以得到满足要求的产品。

材料受迫成形工艺技术在金属加工中应用广泛。

通过拉伸、压力和弯曲等工艺，可以将金属材料加工成各种形状和尺寸的零件。

例如，金属管的制造、金属板的拉伸成形等。

其他领域除了上述几个领域，材料受迫成形工艺技术在航空航天、船舶制造、建筑和机械工程等领域也有广泛的应用。

工艺流程材料受迫成形工艺技术的具体工艺流程可以根据不同的材料和成形方式而有所不同。

以下是一个通用的工艺流程。

1.材料准备：选择合适的材料，并按要求切割、预处理。

2.模具设计：根据零件的形状和尺寸设计或选择合适的模具。

材料成形工艺基础
材料成形工艺是制造业中非常重要的一环，它涵盖了许多不同的工艺方法和技术，用于将原材料加工成最终产品的形状。

在这篇文档中，我们将讨论材料成形工艺的基础知识，包括常见的成形工艺方法、工艺参数的选择以及工艺中的常见问题和解决方法。

首先，让我们来看一下常见的材料成形工艺方法。

在制造业中，常见的成形工艺方法包括锻造、压铸、注塑、挤压、冲压等。

每种方法都有其特定的适用范围和优缺点，需要根据产品的要求和原材料的性质来选择合适的成形工艺方法。

在选择成形工艺方法的同时，工艺参数的选择也是非常重要的。

工艺参数包括温度、压力、速度等，它们直接影响着成形工艺的质量和效率。

例如，在注塑成形中，注塑温度、注射压力和注射速度都是至关重要的参数，它们需要根据原材料的熔点、流动性和产品的结构来合理选择，以保证成形工艺的顺利进行和产品质量的稳定。

除了工艺方法和工艺参数的选择，成形工艺中也会出现一些常见的问题，比如产品表面的缺陷、尺寸偏差、材料流动不畅等。

针对这些问题，我们需要采取相应的解决方法，比如调整工艺参数、优化模具结构、改进原材料质量等，以保证产品质量和生产效率。

总的来说，材料成形工艺是制造业中不可或缺的一部分，它涉及到许多复杂的技术和工艺方法。

通过对成形工艺的基础知识的了解和掌握，我们可以更好地应用这些工艺方法，解决工艺中的问题，提高产品质量和生产效率，为制造业的发展做出贡献。

希望通过本文档的介绍，读者能够对材料成形工艺的基础知识有所了解，能够在实际工作中更好地应用这些知识，提高工艺水平，推动制造业的发展。

同时也希
望读者能够不断学习和探索，不断提升自己的技术水平，为制造业的发展贡献自己的力量。

绍兴文理学院先进制造技术快速原型制造技术班级机自12 2学号12143202学生陈宗耀指导老师董雁材料受迫成形工艺技术摘要：制造加工工艺实质上就是一种材料成形工艺。

材料成形大体分为如下三种类型：1.受迫成形:它是利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法。

2 去除成形: 是将一部分材料有序地从基体中分离出去的成形方法。

3.堆积成形:是运用合并与连接等手段，将材料有序地合并堆积起来的成形方法。

、精密洁净铸造工艺技术1.1 精确铸造成形技术1.1.1自硬砂精确砂型铸造在通常的铸造生产中，主要采用粘土砂造型，其铸件质量差、生产效率低、劳动强度大、环境污染严重。

随着对铸件的尺寸精度、表面质量要求的提高，以自硬树脂砂造型、造芯工艺得到普遍的使用。

自硬树脂砂具有高强度、高精度、高溃散性和低的造型造芯劳动强度，是一种适合各种复杂中、小型铸件型芯制作的高效工艺。

近年来采用冷芯盒树脂砂芯发展起来的“精确砂芯造型”技术，可以生产壁厚仅有 2.5mm 的缸体、缸盖、排气歧管等复杂铸件。

1.1.2高紧实砂型铸造铸型的高紧实率是当代造型机的发展方向，高紧实率及其均匀性可提高铸型强度、刚度、硬度和精度，可减少金属液浇注和凝固时型壁的移动，提高工艺的出品率，降低金属消耗，减少缺陷和废品。

高紧实率铸型的获得，可通过真空吸, 砂、气流吹砂、气动压实、液动挤压和气冲等工艺手段。

由于紧实度提高，铸件的精度、表面粗糙度可提高2~3 级，适用于大批量铸件的生产。

1.1.3消失模铸造消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。

消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。