先進(jìn)成型技術(shù)

先進(jìn)成型技術(shù)先進(jìn)成型技術(shù)先進(jìn)成型技術(shù)xxx公司先進(jìn)成型技術(shù)文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度先進(jìn)成型技術(shù)概論摘要：介紹了先進(jìn)成型技術(shù)的整體概念，闡述了其在現(xiàn)代工業(yè)中的特點，具體從特種鑄造技術(shù)現(xiàn)代鍛造技術(shù)先進(jìn)板料成形技術(shù)焊接與切割技術(shù)高分子材料與復(fù)合材料成形技術(shù)五個方面介紹了先進(jìn)成形技術(shù)。關(guān)鍵詞：制造技術(shù)；先進(jìn)成形；制造業(yè)長久以來，制造技術(shù)一直是創(chuàng)造社會物質(zhì)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，是人類創(chuàng)造物質(zhì)文明精神文明的工具。隨著人類文明的進(jìn)步，制造技術(shù)也在不斷發(fā)展，推動生產(chǎn)力的發(fā)展，從而滿足不斷更新的社會需求。狹義的制造過程，指針對材料的加工過程。而根據(jù)加工材料的形態(tài)變化，生產(chǎn)中一般將加工工藝分為兩類：即機(jī)械加工工藝和材料成形工藝這其中的材料成形工藝，主要是指利用材料的塑性變形流變特征進(jìn)行的加工工藝過程和針對板狀材料進(jìn)行的切割連接工藝過程它是制造過程的基本形式之一[1]。由于材料成形工藝直接決定了產(chǎn)品的幾何物理屬性，不論是對金屬還是非金屬材料，成形工藝一般都用來對材料進(jìn)行深度加工成形工藝的材料利用率高，最終產(chǎn)品的材料性能優(yōu)良，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械航空航天等各個領(lǐng)域。為適應(yīng)制造業(yè)、市場、產(chǎn)品、技術(shù)及企業(yè)特征發(fā)展的需要，材料成形技術(shù)將向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、數(shù)字化、智能化、清潔化和集成化等方向發(fā)展。具體來說，當(dāng)前先進(jìn)成形技術(shù)的主要研究課題有：無余量精密成形技術(shù)、大件成形與成形加工的細(xì)微化、新材料和成形加工新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、成形加工的智能化、數(shù)字化成形技術(shù)以及成形技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展[2]。1特種鑄造技術(shù)鑄造是將液態(tài)金屬充填到與欲形成零件的形狀和尺寸相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得所需形狀的零件或毛坯的一種材料成形方法。與其他成形方法相比，鑄造具有下列優(yōu)點：能夠獲得形狀非常復(fù)雜（特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔）及大小不限的各種鑄件，外形尺寸可從數(shù)毫米到數(shù)十米，重量可從數(shù)克數(shù)百噸。件與零件的形狀尺寸很接近，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)無余量精密鑄造和精確成形鑄造。鑄造方法成形的零件成本低，投資少，經(jīng)濟(jì)上具有明顯優(yōu)勢。期以來，應(yīng)用最廣泛的是普通砂型鑄造。但是，雖然這種鑄造方法生產(chǎn)準(zhǔn)備簡單，具有很大的靈活性，但也存在著不少缺點，如鑄件的表面粗糙度值較高、寸精度差、藝過程復(fù)、鑄件質(zhì)量不易控制、產(chǎn)率低、動強(qiáng)度大、作環(huán)境惡劣等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)水平的不斷提高，以及人類生活的需要，對鑄造生產(chǎn)提出了一系列更新、更高的要求。為此，數(shù)十年來鑄造工作者在繼承、傳統(tǒng)鑄造技術(shù)和應(yīng)用近代科學(xué)技術(shù)成就的基礎(chǔ)上，開創(chuàng)和發(fā)展了許多新的特種鑄造方法和工藝，如熔模鑄造金屬型鑄造、鑄造離心、鑄造陶瓷型鑄、特種砂型鑄、電磁鑄造、固態(tài)鑄造等。與普通砂型鑄造相比，這些鑄造方法的共同優(yōu)點是精密、潔凈高效，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：可以大量地生產(chǎn)同類型、高質(zhì)量的鑄件，且鑄件尺寸精度較高，表面粗糙度值較小，從而實現(xiàn)少切削或無切削加工；能進(jìn)一步簡化生產(chǎn)工藝過程，縮短生產(chǎn)周期，便于實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程的機(jī)械化、自動化，提高勞動生產(chǎn)效率，改善勞動條件，使鑄造工廠（車間）綠色化；可大量減少生產(chǎn)原材料的消耗，降低生產(chǎn)成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前，特種鑄造方法已發(fā)展到數(shù)十種，其中，較為先進(jìn)的技術(shù)有熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造消失模鑄造等。2現(xiàn)代鍛造技術(shù)鍛造是利用鍛壓機(jī)械和模具對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定力學(xué)性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造和沖壓同屬塑性加工性質(zhì)，統(tǒng)稱鍛壓。鍛造是機(jī)械制造中常用的成形方法。與其他加工工藝（如鑄造機(jī)械加工）相比，通過鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松、焊合孔洞。鍛件的韌性好，纖維組織合理，并且通過高溫變形后，原材料的內(nèi)部缺陷得以消除，晶粒度及內(nèi)部組織得到明顯改善因此，鍛造對很多零件是一種既質(zhì)量高又經(jīng)濟(jì)實用的制坯方法。特別是對于傳遞動力的零件，由于性能要求高，受力大，鍛造在其毛坯制造中有著不可替代的作用。機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。鍛造的零部件廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、航空、航天、航海和兵器等行業(yè)，為推動人類社會的發(fā)展進(jìn)步起到了至關(guān)重要的作用，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要位置。據(jù)統(tǒng)計，鍛造的能源耗用約占機(jī)械系統(tǒng)總能耗的7%-8%。因此，世界各國，尤其是工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，都很重視鍛造工業(yè)的發(fā)展。隨著工業(yè)生產(chǎn)對鍛件的高精度和少切削或無切削加工的要求，近年來又發(fā)展了一些高效率、高精度的鍛造設(shè)備和鍛造技術(shù)，如精鍛機(jī)、冷鐓機(jī)、熱鐓機(jī)、高速錘，以及熱精鍛、冷溫鍛、等溫鍛、擠壓、液態(tài)模鍛和粉末鍛造等新技術(shù)。凈形精密鍛造技術(shù)、CAD/CAM/CAE技術(shù)、復(fù)合塑性成形技術(shù)等，已成為鍛造技的發(fā)展趨勢。3先進(jìn)板材成型板料成形是一類典型的金屬加工工藝，它是利用模具通過壓力機(jī)的作用使金屬板料（主要是板材、帶材、管材和型材等）因塑性變形而改變形狀和尺寸，獲得所需產(chǎn)品的加工方法。由于板料成形過程中材料的變形，在宏觀上表現(xiàn)為模具的沖壓作用，所以板料成形工藝一般又簡稱為沖壓工藝。沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件、電子產(chǎn)品精密零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器、封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級）和復(fù)雜形狀的零件。占全世界鋼產(chǎn)量60%-70%以上的板材、管材及其它型材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。沖壓在汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。沖壓件的重量輕，厚度薄，剛度好。它的尺寸公差主要是由模具來保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)切削加工即可使用沖壓件的金屬組織與力學(xué)性能優(yōu)于原始坯料，表面光滑美觀。目前廣泛應(yīng)用的特種沖壓成形，是相對沖裁、彎曲、拉深等普通沖壓工藝而言的。其特殊性既有表現(xiàn)在成形設(shè)備方面的，也有表現(xiàn)在成形介質(zhì)方面的，還有表現(xiàn)為成形的能量方面的。特種成形方法很多，諸如旋壓成形、軟模成、形噴丸成形等。高能率成形等其中旋壓成形與軟模成形技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。4焊接與切割技術(shù)焊接是將同種或不同材質(zhì)、通過加熱或加壓或同時加壓又加熱，達(dá)到原子間結(jié)合而形成永久連接的工藝切割是將材料分離為多個部分的工藝。焊接通常分為三大類：熔焊、壓焊和釬焊。熔焊是在不加壓力的條件下，將待焊處的母材熔化形成焊縫，以實現(xiàn)聯(lián)接的工藝。熔焊包括電弧焊、氣焊、電子束焊、激光焊等。壓焊是通過施加壓力（加熱或不加熱）以形成連接。壓焊包括電阻焊擴(kuò)散焊、超聲波焊、摩擦焊、爆炸焊、冷壓焊、氣壓焊等。釬焊則是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點但又低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散而實現(xiàn)聯(lián)接。下面簡單介紹幾種重要的現(xiàn)代焊接方法。CO2二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊。CO2氣體保護(hù)電弧焊簡稱CO2焊。它是用CO2氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊。它具有成本低、效率高、焊接質(zhì)量好、易于實現(xiàn)、自動化等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于汽車機(jī)床造船石油化工機(jī)械農(nóng)業(yè)機(jī)械和動力機(jī)械等部門，是一種重要的熔化極弧焊方法。（2）等離子弧焊接與切割。等離子弧加工是利用高溫等離子電弧。熱量，使工件材料局部熔化，從而進(jìn)行焊接或切割的工藝方法。作為形成等離子弧的工作氣體，既是等離子弧的導(dǎo)電介質(zhì)，又是攜熱體。工作氣體有氬氣、氮?dú)?、氫氣、氧氣、空氣、水、水蒸氣以及某些混合氣體等。等離子電弧是經(jīng)過壓縮的高能量密度的電弧，其溫度一般在℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所有金屬以及非金屬的熔點。該方法適用范圍大，可進(jìn)行絕大部分金屬和非金屬的焊接與切割。（3）激光焊接與切割。激光是一種亮度高、方向性好、單色性強(qiáng)、相干性好的光束。激光束聚焦后的能量在空間和時間上高度集中，功率密度可達(dá)，因而是進(jìn)行焊接和切割的理想熱。源用激光進(jìn)行焊接和切割，既能夠減少對常規(guī)能源的需求，又極大地提高了工作精度。（4）摩擦焊。摩擦焊是在壓力作用下，通過待焊界面的摩擦，使界面及其附近溫度升高、材料的抗力降低、塑性提高、面的氧化膜破碎，伴隨著材料的塑性變形與流動，通過界面材質(zhì)間的擴(kuò)散以及再結(jié)晶等實現(xiàn)聯(lián)接的固態(tài)焊接方法。摩擦焊具有節(jié)能省電、接頭質(zhì)量高、適合異種材質(zhì)的聯(lián)接生產(chǎn)效率高、尺寸精度高、設(shè)備易于機(jī)械化和自動化、操作簡單和環(huán)境清潔等優(yōu)點，因而應(yīng)用日益廣泛。5高分子材料與復(fù)合材料成型技術(shù)高分子材料是由脂肪族和芳香族元素中以C-C共價鍵為基本結(jié)構(gòu)的高分子（分子量在10000的大分子，常稱作高分子）構(gòu)成的物質(zhì)，也稱為聚合物材料。要有天然有機(jī)物和人工合成的聚合物。高分子材料的一般特點是：質(zhì)輕，耐腐蝕，絕緣性好，易于成形加工，但強(qiáng)度、耐磨性和耐久性較差。高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能，主要是由其基本組分的聚合物決定的。為獲得各種實用性能或改善成形加工性，大多數(shù)高分子材料在純聚合物中加有各種添加劑，例如顏料、填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑等。不同類型的高分子材料，采用不同的成形加工工藝，例如，塑料可采用擠出、壓延、注射、壓制、吹塑、涂覆、滾塑、熱成形、壓縮模塑和傳遞模塑等成形工藝；橡膠可采用硫化、開煉、密煉、擠出和注射等成形工藝。在成形加工過程中，高分子材料的形態(tài)和結(jié)構(gòu)都會發(fā)生顯著變化，材料的性能也隨著改變。復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上異質(zhì)、異形、異性的單一材料復(fù)合形成的新型材料，是一種由粘結(jié)材料（基體材料）和增強(qiáng)材料構(gòu)成的多相體系。復(fù)合材料的本質(zhì)，是采用增強(qiáng)劑增強(qiáng)，在微粒、薄片、纖維等形態(tài)的增強(qiáng)劑中，纖維狀增強(qiáng)劑的增強(qiáng)效果最好。按基體材料的類型不同，復(fù)合材料包括以有機(jī)高分子為基體的聚合物基復(fù)合材料、以金屬為基體的金屬基復(fù)合材料、以無機(jī)非金屬為基體的陶瓷基復(fù)合材料。在現(xiàn)階段，工程應(yīng)用特別是結(jié)構(gòu)件應(yīng)用的復(fù)合材料，主要是玻璃纖維、碳纖維芳綸等纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料。與其他材料不同，復(fù)合材料的材料和制品是在同一個成形工藝過程中一次形成的。各種工藝方法除模壓和注射外，都采用低壓成形，這對成形設(shè)備和工藝裝備的要求降低，給制造大型制品帶來方便。6結(jié)束語先進(jìn)成形技術(shù)，是近