厦门理工学院材料成型工艺考查论文翻译的

1、励4A融XIAMENUNIVERSITYOFTECHNOLOGY材料成型工艺论文20102011学年第1学期姓名：林俊飞学号：0808022124院系：班级：(1)班专业：材料成型及控制工程指导教师：厦门理工学院机械工程系2010年 12 月 5 日原文：(摘自于航空精密制造技术2009年4月第45卷第二期)材料成形加工技术发展趋势荣烈润(上海静安区职工大学，上海200040)【摘要】 介绍了新世纪材料成形加工技术发展的精密、优质、快速、复合、绿色以及信息化等发展趋势。【关键词】材料成形加工技术；发展趋势【正文】材料成形加工技术在制造业中占有重要的地位，它是汽车、航天航空、电力、石化、造船、机

2、械等支柱产业的基础技术。现以航空发动机为例，现代飞机要求超声速巡航、非常规机动性、低环境污染、低油耗、低全寿命成本等性能，很大程度上是依靠发动机性能的改进及提高来实现的，发动机提高的目标是提高推重比、功率重量比、增压比和涡轮前温度。要实现上述指标，就要不断发展先进涡轮盘材料，与此相应发展这些材料的精密成形与加工技术，材料的精密成形与加工技术就成为关系国防安全的一种关键技术。进入21世纪后，材料成形加工技术的发展面临环保、资源、消费观念变革、市场竞争、制造全球化和信息技术等挑战，同时也面临制造业持续增长、我国加入WTO等机遇， 这就促使新世纪材料成形加工技术在发展中形成了自己新的特征。1精密化目

3、前，精密和超精密制造技术已经跨越了微米级技术，进入了亚微米和纳米技术领域。精密化已成为材料成形加工技术发展的重要特征，其表现为零件成形的尺寸精度正在从近净成形(NearNETshapeForming)向 净 成 形(NETshapeForming),即近无余量成形方向发展。“毛坯”与“零件”的接近程度越来越大。当前精密成形技术已在较大程度上实现了近净形。发展趋势是实现净成形加工，具工艺要求材料成形向更轻、更薄、更强、更韧及成本低、周期短、质量高的方向发展。精密材料成形技术有多种形式的精铸、精锻、精冲、冷温挤压、精密焊接与切割等。2优质化净成形技术主要反映了成形加工保证尺寸及形状的精密程度，而反

4、映成形加工优质程度的则是近无缺陷、零缺陷成形加工技术。“缺陷”是指不致造成早期失效的临界缺陷的概念。目前及今后采取的主要方法有：为了获得健全的铸件、锻件奠定基础，可以采用先进工艺、净化熔融的金属、增大合金组织的致密度等。采用模拟技术、优化工艺技术，实现一次成形及试模成功，保证工件质量。加强工艺过程监控及无损检测，及时发现超标零件。通过零件安全可靠性能研究、评估，确定临界缺陷量值等。3快速化随着全球化市场的激烈竞争，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，必须有较强的灵活性，以最快的速度提供高质量产品。 亦即“客户化、 小批量、 快速交货”的要求不断增加，为此需

5、要材料成形加工技术的快速化。成形加工技术的快速化表现在各种新型高效成形的工艺不断涌现，新型铸造、锻压、焊接方法都从不同角度提高生产效率。快速原型制造技术（RP）以离散/堆积原理为基础和特征，源零件的电子模型（CAD模型）按一定的方式离散成为可加工的离散面、离散线和离散点，而后采用多种手段，将这些离散的面、线段和点堆积成零件的整体形状。由于工艺过程简单，故制造速度比传统方法快得多。到2000年全世界已有6700多台不同类型的RP装置在运行。快速原型和快速模具相结合，又提供了一条从CAD1型直接制造模具的新方法，RFPE在向着各种制造工艺集成、形成快速制造系统的方向发展。计算机模拟仿真技术是信息技

6、术综合应用、发展的结果。应用数值模拟于铸造、锻压、焊接等工艺设计中，并与物理模拟和专家系统相结合。来确定工艺参数、优化工艺方案，预测加工过程中可以产生的缺陷及防止措施，控制和保证加工工件的质量。模拟仿真技术，它可以理论和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究，大大缩短了制造周期。加快了制造进程。如铸造凝固过程的三维数值模拟；铸压过程微观组织的演化及本构关系模拟；焊接凝固裂纹的模拟仿真、开裂机制的研究以及焊接氢致裂纹的模拟；金属材料热处理加热冷却过程的模拟仿真及组织-变形、性能预测等。根据美国科学研究院测算，模拟仿真可提高产品质量515倍，降低人工成本5%20%

7、提高投入设备的利用率30%60%缩短产品设计和试制周期30%60%增加分析问题广度和深度的能力33.5倍等。目前， 模拟仿真技术已能用于压力铸造、熔模铸造等特种精确成形工艺。很多研究人员开展了材料成形加工新工艺，如喷射成形的模拟研究等。多尺度模拟特别是微观组织模拟（从毫米、微米到纳米尺度）是近年来研究的新热点课题。多尺度模拟已经在汽车及航天工业中应用。4复合化激光、电子束、离子束、等离子体等多种新能源的列入，形成多种新型加工与改性技术，其中以各种形式的激光加工技术发展最为迅速。激光加工技术多种多样，包括电子元件的精密微焊接、航天航空和汽车制造中的焊接、切割与成形等。有不同种类的激光表面改性处理

8、方法，如热处理、表面修整、表面熔覆及合金化等。使用的激光器主要为大功率CO激光器、YAG激光器。近年来，激光加工自由成形技术成为重要的研究动向。随着金属间化合物材料、金属基复合材料、多种新型功能材料、超导材料等高新技术材料的应用，传统的加工方式或多或少地遇到了困难。与新的材料制备和合成技术相适应，新的加工方法成为材料加工研发的一个重要领域。一批新型复合工艺应运而生，为超塑成形/扩散连接技术、材料电磁加工等。此外“复合化”还表现在冷热加工之间、加工过程、检测过程、物流过程、装配过程之间的界限趋向。5绿色化“绿色化”是指成形加工生产向清洁生产、无废弃物加工方向发展。清洁生产技术是协调工业发展与环境

9、保护的矛盾、需求日益增加与有限资源的矛盾的一种新的生产方式， 是21世纪制造业发展的重要特征。在成形加工生产过程中可采取如下措施：采用清洁能源。采用绿色材料。绿色材料是指资源和性能消耗小、生态环境影响小、再生循环利用率高或可降解使用的具有优异实用性能的新型材料。采用和开发新的工艺方法。采用新结构， 减少设备的噪声和振动。美国在展望未来的制造业时，进一步把“材料净成形工艺”发展为“无废弃物成形加工技术”。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。无废弃物成形加工技术将成为今后推广的重要绿色制造技

10、术。日本铸造工厂最近提出了3R勺环境保护新概念， 即减少废弃物 （Reduce、 重用（Reuse及回用（Recycle）。6信息化信息化是21世纪社会发展的趋势。信息技术也正在向材料成形加工技术注入和融合，促进着材料加工技术的不断发展。信息技术对材料加工技术发展的作用目前已占第一位。参考文献：1柳百成，沈厚发.21世纪的材料成形加工技术与科学M,北京：机械工业出版社,20042孙大涌，屈贤明，张松滨.先进制造技术M.北京：机械工业出版社，20003李敏贤，闵乃燕，安桂华等.精密成形技术发展前沿J.中国译文：IntroductiontoDevelopingTrendofMaterialForm

11、ingTechnologyRongLierun(ShanghaiJinganDistrictStaffUniversity,Shanghai200040)AbstractDevelopingtrendofprecision,highquality,rapidity,comppo-sition,greenandinformationmaterialformingtechnologywasintroducedinnewcentury.Keywordsmaterialformingtechnology;developingtrendTextThetechnologyofMaterialforming

12、haveanimportantpositioninthemanufacturingsector,itisthefoundationtechnologyofautomotive,aerospace,electricpower,petrochemical,shipbuilding,machineryandotherpillarindustries.Nowintheaircraftengineasanexample,themodernairplanerequiressupersoniccruise,poissonmobility,lowenvironmentalpollution,lowfuelco

13、nsumption,lowcost,suchasperformance,largelydependonimprovementsinengineperformanceandimprovetoachieve,thegoaltoimprovedengineistoimprovethethrustratio,thethrustloading,thesuperchargerratioandthetemperatureofturbineinlet.Toachievetheseobjectives,wemustcontinuetodevelopadvancedturbinediskmaterial,andt

14、hecorrespondingdevelopmentofthesematerialsforprecisionmoldingandprocessingtechniques,materialsprecisionformingandmachiningtechnologybecomestherelationshipbetweennationalsecurityakeytechnologies.Intothe21stcentury,thematerialprocessingtechnologyforthedevelopmentofenvironmentalprotection,resources,con

15、sumptionideachange,marketcompetition,globalizationandinformationtechnologychallengeswhilealsofacingmanufacturingindustrycontinuestogrow,ChinasaccessiontotheWTOandotheropportunities,thispromptednewcenturymaterialsprocessingtechnologyinthedevelopmentofitsownnewfeatures.1 PrecisionCurrently,precisionan

16、dprecisionmanufacturingtechnologytranscendsMicronTechnology,hasenteredasubmicronandnano-technology.Precisionhasbecomethematerialprocessingtechnologydevelopmentofimportantcharacteristics,itsperformanceforthepartsformingthedimensionalaccuracyarefromNearNETshapeFormingtoNETshapeForming,whichisnearlynon

17、-machiningshapingdirection.Blankandthepartsofthegrowingcloseness.CurrentprecisionformingtechnologyisalreadyinalargeextentachievedNearNETshape.Thetrendistoachievenetshapingprocess,itstechnologicalrequirementsmaterialsformingtolighter,thinner,stronger,moreductileandlowcost,shortcycletime,highquality.P

18、recisionmaterialsformingtechnologycomesinmanyformsofcasting,forging,fineblanking,coldtemperatureextrusion,precisionweldingandcutting,etc.2 HighqualityTechnologyofNETshapeformingmainlyreflectstheshapingprocessguaranteestheaccuratedimensionsandshape,whichreflectthelevelofprocessingqualityisnearlyfreeo

19、fdefect,zerodefectformingtechnology.Defectrefersnottocauseprematurefailureoftheconceptofcriticaldefects.Thecurrentandfuturetakethemainmethodare:Inordertoobtainasoundbasisforcastings,forgings,youcanusetheadvancedcraft,thepurificationandmeltingofmetalandalloyincreaseddensity,etc.Usingsimulationtechnol

20、ogy,optimizationtechnology,therealizationofaformingandtrialrunsuccessfully,ensurethatthequalityoftheworkpiece.Strengtheningtheprocessofmonitoringandnondestructivetesting,discoverexcessparts.Safetyandreliabilitythroughpartscanresearchandevaluationtodeterminethevalueofcriticaldefects.3 RapidityAsthegl

21、obalmarketcompetition,accelerateproductdevelopmentspeedhasbecomeoneoftheimportantmeansofcompetition.Manufacturingindustrytomeetthechangingneedsofcustomer,youmusthavestrongflexibilitytoquicklydeliverhighqualityproducts.Orcustomers,smallvolume,rapiddelivery,increasingdemands,thisrequiresmaterialsproce

22、ssingtechnologyoffast.Formingtechnologyforrapidperformanceinavarietyofnewefficientformingprocessofemergence,typecasting,forgingandweldingmethodsfromdifferentangles,improveproductionefficiency.Rapidprototypingtodiscrete(oraccumulation)principle-basedandfeatures,thesourcepartofthee-model(CADmodel)inac

23、ertainwaydiscretebecomediscretesurfaceprocessing,discretewireanddiscretepoint,thenuseavarietyofmeans,willthesediscretesurfaces,linesandpointsaccumulatedintotheoverallshapeofthepart.Becausetheprocessissimple,itisfasterthantraditionalmethodsofmanufacturingmuchfaster.Until2000allworldhave6700multipledi

24、fferenttypesofRPappliancerunning.RapidPrototypingandRapidToolingintegration,andprovidesadirectlinefromtheCADmodelofthenewmethodsofmanufacturingmould,RPistowardvariousmanufacturingprocessintegration,formationofrapidmanufacturingsystem.Thecomputersimulationtechnologyisacomprehensiveapplicationofinform

25、ationtechnology,thedevelopmentofresults.Applicationofnumericalsimulationtocasting,forging,welding,processdesign,andphysicalmodelingandthecombinationofexpertsystems.Todeterminetheoptimalprocesstechnologicalparameters,forecastingprocesscangenerateddefectsandprevention,controlandensurethequalityofthewo

26、rkpieces.Simulationtechnologythattheoryandexperimentmoreprofound,morecomprehensiveanddetailed,youcanmakesometheoreticalandexperimentalforthetimebeingyoudoresearch,dramaticallyreducingmanufacturingcycle.Acceleratestheproductionprocess.Suchascastingsolidificationprocessofthree-dimensionalnumericalsimu

27、lation;castingpressureprocessmicrostructureevolutionandconstitutivemodelling;weldsolidificationcrackingsimulation,crackingmechanism,aswellasweldingsimulationofhydrogen-inducedcracking;metalheatheatingcoolingprocesssimulationandorganization-deformation,per-formanceforecasting,etc.AccordingtotheAmeric

28、anAcademyofestimates,SimulationcanimproveQuality5-15times,reducinglaborcosts5%to20%,improvedinputsEquipmentutilization30%to60%,shorteningproductdesignandevelopmentcycle30%to60%,increasedanalyticalcapacityofthebreadthanddepthof3to3.5Times,etc.Atpresent,thesimulationtechnologyhasbeenusedforpressurecas

29、ting,investmentcastingandotherspecialprecisionformingtechnology.Manyresearchershaslaunchedanewtechnologyformaterialforming,suchasinjectionmoldingsimulation,etc.Multi-scalesimulationespeciallymicrostructuresimulation(frommm,Microntonano-scale)inrecentyearsnewhotspotsonthesubject.Multi-scalemodelingha

30、sbeenintheautomotiveandaerospaceindustries.4 CompositeLaser,electronbeam,ionic-beamorplasma,toincludenewsourcesofenergy,resultinginavarietyofnewmachiningandsurfacemodificationtechnologies,withvariousformsoflaserprocessingtechnologyisthemostrapiddevelopment.Laserprocessingtechnologyarediverse,includi

31、ngelectroniccomponents,precisionmicro-welding,aerospaceandautomotivemanufacturingofwelding,cuttingandshaping,etc.Therearedifferenttypesoflasersurfacemodificationmethod,suchasheattreatment,surfacefinishing,cladding,alloying,etc.UseoflasersforhighpowerCO2laser,YAGlaser.Inrecentyears,laserprocessingfre

32、eformingtechnologybecomeimportantresearchtrends.Withintermetallicmaterials,metalmatrixcomposites,avarietyofnewfunctionalmaterials,superconductingmaterialsandotherhigh-techmaterials,traditionalprocessingmethodshavedifficultiestoagreaterorlesserdegree.Andnewmaterialpreparationandsynthesistechnologytoa

33、dapttonewprocessingmethodsbecomematerialprocessinganimportantfieldofresearchanddevelopment.Abatchofnewcompositetechnologycameintobeing,forsuperplasticforming/diffusionbondingtechnology,materials,electromagneticprocessingandsoon.Inadditiontocompositealsoinhotandcoldprocessing,processing,testingproced

34、ures,logisticprocesses,theboundariesbetweentheAssemblyprocesstendsto?5 GreenGreenmeansformingproductiontocleanproduction,nowasteprocessing.Cleanproductiontechnologyisthecoordinationofindustrialdevelopmentandenvironmentalprotectionconflicts,increasingdemandandlimitedresourcesofthecontradictionsofanew

35、modeofproduction,isthe21stcenturymanufacturingdevelopmentofimportantfeatures.Intheformingprocesscantakethefollowingmeasures:1 adoptionofcleanenergy.2 Greenmaterials.Greenmaterialsreferstotheconsumptionofresourcesandperformance,environmentalimpactissmall,therecyclingutilizationhighorbiodegradableusedhasexcellentutilitypropertiesofnewmaterials.3 adoptanddevelopnewtechnologies.4 adoptsnewstructure,reducenoiseandvibrationofthedevice.UnitedStates