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21世纪的材料成形加工技术

2012-7-25 21:41| 发布者: CNC126| 查看: 1482| 评论: 0

摘要: 1 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:(1) 制造业的劳动生产率低,不到美国的5%;(2)技术含量低,以 ...

1 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:(1) 制造业的劳动生产率低,不到美国的5%;(2)技术含量低,以CAD为例,仍停留在绘图功能上;(3)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。

2 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。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。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。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。


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