塑性加工技術(shù)發(fā)展前景和現(xiàn)狀探討

陳桐為　徐琪　董曉磊

摘 要：塑性加工技術(shù)有著低耗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等突出特點，塑性加工業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)一個重要的組成部分。如何更好地把握關(guān)于塑性加工的技術(shù)現(xiàn)狀及未來的發(fā)展前景，對于塑性加工技術(shù)的不斷推廣及應(yīng)用，實現(xiàn)塑性加工行業(yè)和企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有十分重要的意義和作用。

關(guān)鍵詞：塑性加工技術(shù)；發(fā)展前景；探討

塑性加工技術(shù)就是運用沖壓、鍛造、軋制、擠壓等方法以使材料實現(xiàn)永久變形的材料加工技術(shù)。塑性加工的過程就是指在加載速度、加載方式、幾何形狀、約束條件、溫度場、接觸摩擦諸如此類的條件作用之下，針對材料實施力處理、熱處理過程，以促進材料按照預(yù)想的方式先實現(xiàn)在幾何的形狀及組織性能方面的變化。塑性加工有著低耗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等突出特點，目前已經(jīng)成了制造行業(yè)先進技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。塑性加工業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)一個重要的組成部分。專家曾經(jīng)作出預(yù)測，未來產(chǎn)品零件的75%粗加工及50%精加工均會采取塑性加工方式來實現(xiàn)，市場和工業(yè)部門旺盛的需求為塑性加工工業(yè)的發(fā)展帶來前所未有的機遇、提供了強勁的發(fā)展原動力。如何更好地把握關(guān)于塑性加工的技術(shù)現(xiàn)狀及未來的發(fā)展前景，對于塑性加工技術(shù)的不斷推廣及應(yīng)用，實現(xiàn)塑性加工行業(yè)和企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有十分重要的意義和作用。

1 塑性加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 塑性加工模擬技術(shù)得到廣泛的推廣和應(yīng)用

經(jīng)過長期的發(fā)展，目前塑性加工模擬技術(shù)已進入到普及與應(yīng)用階段。通過模擬技術(shù)的使用能解決許多較為復(fù)雜的工程課題，給企業(yè)也帶來較好的經(jīng)營效益。在國外的一些企業(yè)中，成形模擬已成為模具的設(shè)計和制造的流程當(dāng)中一個必不可少的環(huán)節(jié)。在我國模擬技術(shù)也不斷得到應(yīng)用和推廣。過去當(dāng)模具調(diào)試與鍛壓生產(chǎn)存在缺陷的時候，必須采取工藝試驗或者試湊法來探索問題的解決方案；而現(xiàn)在只需借助模擬技術(shù)就能實現(xiàn)，從而大大節(jié)約了物力、人力及時間消耗。但也應(yīng)當(dāng)看到，塑性加工模擬技術(shù)與研究工作和生產(chǎn)實踐的實際需求相比，還不相適應(yīng)。現(xiàn)有模擬軟件無法計算出成形應(yīng)變與應(yīng)力分布的精確結(jié)果，現(xiàn)有的組織性能的變化模型常常是適于具體材料和成形的工藝，在普適性上存在不足，影響了模擬技術(shù)應(yīng)用的實際效果。

1.2 塑性加工的技術(shù)工藝不斷優(yōu)化

因為逆算法在生產(chǎn)中的應(yīng)用，在沖壓工藝的參數(shù)優(yōu)化上取得了很大進展。沖壓的成形過程當(dāng)中工件幾何外形最終由模具外形及相對的位置來決定，因此成形過程邊界條件在一定程度上是確定的。工件拓?fù)錇槎S的，它的幾何外形能夠通過曲面表示，且其毛坯初始外形是平面的。這些沖壓的過程特點，使采取塑性形變的理論中有限元的逆算法來模擬沖壓過程變得十分簡便和有效，計算的結(jié)果較為合理且計算的時間大為減少。有限元的逆算方法避開對接觸與摩擦等問題的處理，具有建模簡單、計算快速度等特點，能夠短時間之內(nèi)實現(xiàn)多個不同工藝方案之間的比較，達到工藝優(yōu)化的目的。另外因為它是逆算求解，因此尤其適合對毛坯適宜外形的計算。雖然目前在分析精度與增量的有限元法相比還較你，然而由于存在上述的優(yōu)點，能夠和增量的有限元法相互作為補充來應(yīng)用。

1.3 微細(xì)塑性加工技術(shù)逐步興起

隨著納米微米技術(shù)的不斷興起，具有在外形尺寸上微小、在操縱尺寸上極小特性的微細(xì)加工技術(shù)，成為一種幫助人們來熟悉與掌控微觀世界的高新技術(shù)。最近一些年來，工業(yè)產(chǎn)品呈現(xiàn)出微型化發(fā)展的趨勢，微機電技術(shù)也逐漸得到興起，從而對微細(xì)塑性加工技術(shù)帶來了發(fā)展機遇。對于傳統(tǒng)微加工來說，通常把化學(xué)刻蝕和光刻等作為主要技術(shù)，其操作的難度大、成本高且效率低，環(huán)境的污染嚴(yán)重。而微細(xì)塑性加工的技術(shù)能夠克服這類技術(shù)弱點，所以具有較好的應(yīng)用前景和市場潛力。雖然目前微細(xì)塑性加工技術(shù)尚處在實驗探索和研究的階段，然而一些世界發(fā)達的國家均已做了大量的研究，以搶占未來技術(shù)的制高點。

2 塑性加工技術(shù)的發(fā)展前景

2.1 塑性加工實踐對塑性加工技術(shù)發(fā)展提出的新要求

一是塑性加工生產(chǎn)的方法與技術(shù)工藝必須朝向，高速高效節(jié)能降耗，優(yōu)化精簡及綜合連續(xù)方向來發(fā)展，比如加快一體化發(fā)呢，實現(xiàn)連鑄、連軋和連續(xù)的鑄軋、鑄擠等。二是加快工藝和裝備的換代更新，加工設(shè)備要具有精密、大型、連續(xù)、成套等特點，其自動化操作水平進一步提高；同時生產(chǎn)線實現(xiàn)大型化和專業(yè)化，產(chǎn)品的單重方面大為增加。三是產(chǎn)品發(fā)展日益高質(zhì)量、多品種和高精度，結(jié)構(gòu)得到不斷的優(yōu)化，能夠不斷開發(fā)新材料和新產(chǎn)品，輕型、薄壁、復(fù)合、鍍層、涂層等的材料等不斷得到發(fā)展，重視產(chǎn)品的深加工，同時有色材料產(chǎn)品在綜合性能及使用效能上大為提高。四是不斷地改進加工、熱處理及表面處理等工藝，加強新型的輔助設(shè)備的開發(fā)，重視金屬在廢料回收、材料再生及其綜合利用等方面的技術(shù)研究等。

2.2 塑性加工技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展與進步，塑性加工技術(shù)日益呈現(xiàn)融合發(fā)展的趨勢。一是體現(xiàn)在過程的融合上。一方面，材料在設(shè)計、制備、成形及加工上趨向一體化，在各環(huán)節(jié)間關(guān)聯(lián)程度更為緊密；另一方面，多過程之間也呈現(xiàn)融合化趨勢，將多種技術(shù)工藝融合經(jīng)常會實現(xiàn)塑性加工新原理、新技術(shù)方面的突破。二是體現(xiàn)在技術(shù)的融合上。塑性加工技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成多門技術(shù)緊密結(jié)合的一種應(yīng)用技術(shù)。未來的塑性加工技術(shù)發(fā)展將在成形、加工及制備技術(shù)與計算機、信息、控制技術(shù)的融合，發(fā)展速度更快、發(fā)展方向更為突出精省凈的要求。三是體現(xiàn)在學(xué)科的融合上。既要將傳統(tǒng)的塑性加工、鑄造、熱處理與連接等三級學(xué)科相融合，還要把材料物理同材料學(xué)、化學(xué)，和計算機、信息、環(huán)境等工程及其他相關(guān)學(xué)科等實現(xiàn)學(xué)科融合。

2.3 塑性加工的技術(shù)創(chuàng)新方向

一是從新能源入手加強塑性加工技術(shù)創(chuàng)新，將電磁場、激光、微波及超聲波等一些新能源技術(shù)應(yīng)用于塑性加工，從而提供新的技術(shù)工藝方法。二是從新介質(zhì)入手加強塑性加工技術(shù)創(chuàng)新，將氣體、液體及黏性物等一些新介質(zhì)應(yīng)用到塑性加工當(dāng)中，創(chuàng)新塑性成形技術(shù)。三是從加載方式入手加強塑性加工技術(shù)創(chuàng)新，通過改變加載方式，比如采取局部連續(xù)的加載方式進行塑性加工，從而獲得塑性加工的新工藝。四是從復(fù)合方式入手加強塑性加工技術(shù)創(chuàng)新，將塑性加工和其他類材料的加工技術(shù)相融合，從而產(chǎn)生新的加工技術(shù)。五是從特殊材料入手加強塑性加工技術(shù)創(chuàng)新，加強對復(fù)合材料的塑性技術(shù)研究，推進技術(shù)工藝創(chuàng)新。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，塑性加工行業(yè)在我國國民經(jīng)濟當(dāng)中發(fā)揮的作用將日益凸現(xiàn)，塑性加工的水平一定程度體現(xiàn)著一個國家制造業(yè)的綜合競爭力。多學(xué)科知識和技術(shù)的交叉與融合已經(jīng)成為現(xiàn)代科技發(fā)展的總趨勢，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的這一發(fā)展趨勢也不斷推進著塑性加工技術(shù)的不斷發(fā)展進步，推動著塑性加工行業(yè)生產(chǎn)觀念和組織方式的轉(zhuǎn)變。因此，塑性加工行業(yè)的研究和從業(yè)人員，必須科學(xué)把握塑性加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、未來前景及走勢，不斷加大自主創(chuàng)新的力度，推進塑性加工技術(shù)研究和應(yīng)用實踐，為促進我國在塑性加工行業(yè)加快進入到世界先進的行列做出應(yīng)有的貢獻。

參考文獻

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