塑性成形技術(shù)

1、塑性成形技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)劉東利（中國(guó)民航大學(xué)，航空工程系，天津，300300）摘要：敘述了塑性成形技術(shù)的現(xiàn)狀介紹了現(xiàn)代塑性加工新技術(shù)及塑性成形的發(fā)展趨勢(shì)金屬塑性成形技術(shù)展望，提出了當(dāng)代塑性成形技術(shù)的研究方向。關(guān)鍵詞：塑性成形技術(shù)；塑性加工新技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；技術(shù)展望；研究方向CurrentsituationdevelopmenttrendofplasticityfmingtechnologyLiuDongLi(Aeronautical

2、EngineeringCollegeCollegeofCivilAviationUniversityofChinaTianjin300300)Abstract:Thepresentsituationofplasticfmingtechnologyintroducedthemodernplasticprocessingofnewtechnologydevelopmenttrendofplasticfmingmetalplasticfmin

3、gtechnologyputsfwardtheresearchdirectionofmodernplasticfmingtechnology.Keywds:TheplasticfmingtechnologyNewtechnologyofplasticallyprocessingDevelopmenttrendprospectresearchdirection1引言引言塑性成形技術(shù)具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗等顯著特點(diǎn)已成為當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)的重要

4、發(fā)展方向。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)21世紀(jì)機(jī)械制造工業(yè)零件粗加工的75%和精加工的50%都采用塑性成形的方式實(shí)現(xiàn)。工業(yè)部門(mén)的廣泛需求為塑性成形新工藝新設(shè)備的發(fā)展提供了強(qiáng)大的原動(dòng)力和空前的機(jī)遇。金屬及非金屬材料的塑性成形過(guò)程都是在模具型腔中來(lái)完成的[1]。實(shí)施塑性成形技術(shù)的最終形式就是模具產(chǎn)品而模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)進(jìn)步模具技術(shù)又涉及到多學(xué)科的交叉。模具作為一種高附加值產(chǎn)品和技術(shù)密集型產(chǎn)品其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的

5、重要標(biāo)志之一。展望12世紀(jì)材料塑性成形技術(shù)一方面正在從制造工件的毛坯向直接制造工件即精確成形或稱(chēng)凈成形方向發(fā)展。另一方面為控制或確保工件品質(zhì)材料塑性成形技術(shù)已經(jīng)從經(jīng)驗(yàn)走向有理論指導(dǎo)成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。2塑性加工新技術(shù)塑性加工新技術(shù)塑性加工新技術(shù)新世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)面臨著巨大的變革。通過(guò)與計(jì)算機(jī)的緊密結(jié)合，數(shù)控加工激光成形人工智能材料科學(xué)和集成制造等一系列與塑性加工相關(guān)聯(lián)的技術(shù)發(fā)展速度之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣是過(guò)去任

6、何時(shí)代所無(wú)法比擬的。目前，塑性加工新工藝和新設(shè)備如雨后春筍般地涌現(xiàn)，把握塑性加工技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，有助于及時(shí)研究“推廣和應(yīng)用高新技術(shù)，推動(dòng)塑性加工技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。2.1基于新能源的塑性成形新技術(shù)在使用鑄造鍛造復(fù)合工藝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)應(yīng)選用兼有良好鑄造性能和鍛造性能的合金；(2)兼顧鑄造成形和鍛造成形要求的鑄件(鍛件鑄坯)的形狀設(shè)計(jì)；(3)確立合理的鑄造、鍛造、熱處理的適當(dāng)條件。在一般的金屬凝固過(guò)程中生成的固相呈樹(shù)枝狀當(dāng)固相比

7、率達(dá)到20%時(shí)枝狀結(jié)構(gòu)就開(kāi)始硬化難以進(jìn)行成形加工。若在金屬凝固的同時(shí)加以攪動(dòng)金屬的凝固組織就由枝狀結(jié)晶變成球狀的等軸晶當(dāng)40固相含量為60%以下時(shí)的流動(dòng)特性好變形抗力小可以用鍛造、擠壓、軋制、壓鑄等方法成形。這種在對(duì)半固態(tài)金屬進(jìn)行加工的工藝稱(chēng)為半固態(tài)成形技術(shù)[5]。2.6基于新知識(shí)的塑性成形新技術(shù)超塑成形在特定的變形狀態(tài)下金屬的變形能力可以幾倍以至幾十倍地提高而變形抗力可以減少到幾分之一至幾十分之一這一被稱(chēng)為超塑性的特性已經(jīng)為幾十年大量

8、的科學(xué)實(shí)踐證明是普遍存在的。人們不僅配制出了幾十種具有明顯超塑性的有實(shí)用價(jià)值的超塑性新合金而且對(duì)幾百種現(xiàn)有的工業(yè)合金的超塑性進(jìn)行了研究。超塑新材料和一些現(xiàn)有材料的超塑成形已經(jīng)得到了工業(yè)應(yīng)用特別是幾種欽合金超塑成形已經(jīng)成為其優(yōu)先選擇的成形方法在航空工業(yè)被成功地采用。此外幾種鋁合金的超塑成形也很成功。超塑成形的主要特點(diǎn)是根據(jù)不同零件的要求科學(xué)地選擇變形條件嚴(yán)格地控制變形條件以達(dá)到提高材料的變形能力和降低變形抗力的目的。超塑成形有時(shí)可以代替4

9、至5道傳統(tǒng)的成形過(guò)程直接制成精確的不需要再機(jī)械加工的零件而所需的設(shè)備和制造成本是其他方法的幾分之一[6]。由于塑性是與金屬的多種物理、化學(xué)、力學(xué)性能有關(guān)的性質(zhì)所以超塑性必然會(huì)對(duì)金屬的使用和加工產(chǎn)生巨大影響。許多專(zhuān)家學(xué)者預(yù)測(cè)將有越來(lái)越多的金屬零件采用超塑成形加工。2.7基于特殊材料的塑性成形新技術(shù)粉末冶金塑性成形新技術(shù)，具有少無(wú)切削、容易實(shí)現(xiàn)多種材料的復(fù)合、可生產(chǎn)具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品、減少組織不均勻、可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用

10、。目前，發(fā)展的粉末冶金塑性成形技術(shù)有金屬粉末鍛造成形、金屬粉末超塑性成形、粉末噴射、噴涂成形、粉末軋制、粉末注射成形、溫壓成形、粉末增塑擠壓、熱等靜壓、計(jì)算機(jī)輔助激光快速成形技術(shù)等。3塑性成形的發(fā)展趨勢(shì)3.1現(xiàn)代模具工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙用仿型加工成形磨削以及電火花加工方法來(lái)制造模具。而現(xiàn)代模具不同它不僅形狀與結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜而且技術(shù)要求更高用傳統(tǒng)的模具制造方法顯然難于制造必須借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展采用先進(jìn)制造

11、技術(shù)才能達(dá)到它的技術(shù)要求。當(dāng)前整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈。為了適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)模具制造的短交貨期高精度、低成本的迫切要求模具將有如下發(fā)展趨勢(shì):(1)愈來(lái)愈高的模具精度。10年前精密模具的精度一般為5μm現(xiàn)在已達(dá)2～3μm不久1μm精度的模具即將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高有些模具的加工精度要求在1μm以?xún)?nèi)這就要求發(fā)展超精加工[7]。(2)日趨大型化模具。這一方面是由于用模具成形的零件日漸大型化另一方面也是