塑性加工技術發展前景和現狀探討

陳桐為　徐琪　董曉磊

摘 要：塑性加工技術有著低耗、高產、優質等突出特點，塑性加工業是現代制造業一個重要的組成部分。如何更好地把握關于塑性加工的技術現狀及未來的發展前景，對于塑性加工技術的不斷推廣及應用，實現塑性加工行業和企業的持續健康發展具有十分重要的意義和作用。

關鍵詞：塑性加工技術；發展前景；探討

塑性加工技術就是運用沖壓、鍛造、軋制、擠壓等方法以使材料實現永久變形的材料加工技術。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，以促進材料按照預想的方式先實現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、優質等突出特點，目前已經成了制造行業先進技術發展的一個重要方向。塑性加工業是現代制造業一個重要的組成部分。專家曾經作出預測，未來產品零件的75%粗加工及50%精加工均會采取塑性加工方式來實現，市場和工業部門旺盛的需求為塑性加工工業的發展帶來前所未有的機遇、提供了強勁的發展原動力。如何更好地把握關于塑性加工的技術現狀及未來的發展前景，對于塑性加工技術的不斷推廣及應用，實現塑性加工行業和企業的持續健康發展具有十分重要的意義和作用。

1 塑性加工技術的發展現狀

1.1 塑性加工模擬技術得到廣泛的推廣和應用

經過長期的發展，目前塑性加工模擬技術已進入到普及與應用階段。通過模擬技術的使用能解決許多較為復雜的工程課題，給企業也帶來較好的經營效益。在國外的一些企業中，成形模擬已成為模具的設計和制造的流程當中一個必不可少的環節。在我國模擬技術也不斷得到應用和推廣。過去當模具調試與鍛壓生產存在缺陷的時候，必須采取工藝試驗或者試湊法來探索問題的解決方案；而現在只需借助模擬技術就能實現，從而大大節約了物力、人力及時間消耗。但也應當看到，塑性加工模擬技術與研究工作和生產實踐的實際需求相比，還不相適應。現有模擬軟件無法計算出成形應變與應力分布的精確結果，現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，影響了模擬技術應用的實際效果。

1.2 塑性加工的技術工藝不斷優化

因為逆算法在生產中的應用，在沖壓工藝的參數優化上取得了很大進展。沖壓的成形過程當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。工件拓撲為二維的，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，能夠短時間之內實現多個不同工藝方案之間的比較，達到工藝優化的目的。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點，能夠和增量的有限元法相互作為補充來應用。

1.3 微細塑性加工技術逐步興起

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

2 塑性加工技術的發展前景

2.1 塑性加工實踐對塑性加工技術發展提出的新要求

一是塑性加工生產的方法與技術工藝必須朝向，高速高效節能降耗，優化精簡及綜合連續方向來發展，比如加快一體化發呢，實現連鑄、連軋和連續的鑄軋、鑄擠等。二是加快工藝和裝備的換代更新，加工設備要具有精密、大型、連續、成套等特點，其自動化操作水平進一步提高；同時生產線實現大型化和專業化，產品的單重方面大為增加。三是產品發展日益高質量、多品種和高精度，結構得到不斷的優化，能夠不斷開發新材料和新產品，輕型、薄壁、復合、鍍層、涂層等的材料等不斷得到發展，重視產品的深加工，同時有色材料產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，加強新型的輔助設備的開發，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研究等。

2.2 塑性加工技術的發展趨勢

隨著現代科學技術不斷的發展與進步，塑性加工技術日益呈現融合發展的趨勢。一是體現在過程的融合上。一方面，材料在設計、制備、成形及加工上趨向一體化，在各環節間關聯程度更為緊密；另一方面，多過程之間也呈現融合化趨勢，將多種技術工藝融合經常會實現塑性加工新原理、新技術方面的突破。二是體現在技術的融合上。塑性加工技術已經發展成多門技術緊密結合的一種應用技術。未來的塑性加工技術發展將在成形、加工及制備技術與計算機、信息、控制技術的融合，發展速度更快、發展方向更為突出精省凈的要求。三是體現在學科的融合上。既要將傳統的塑性加工、鑄造、熱處理與連接等三級學科相融合，還要把材料物理同材料學、化學，和計算機、信息、環境等工程及其他相關學科等實現學科融合。

2.3 塑性加工的技術創新方向

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

3 結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展和進步，塑性加工行業在我國國民經濟當中發揮的作用將日益凸現，塑性加工的水平一定程度體現著一個國家制造業的綜合競爭力。多學科知識和技術的交叉與融合已經成為現代科技發展的總趨勢，現代科學技術的這一發展趨勢也不斷推進著塑性加工技術的不斷發展進步，推動著塑性加工行業生產觀念和組織方式的轉變。因此，塑性加工行業的研究和從業人員，必須科學把握塑性加工技術的發展現狀、未來前景及走勢，不斷加大自主創新的力度，推進塑性加工技術研究和應用實踐，為促進我國在塑性加工行業加快進入到世界先進的行列做出應有的貢獻。

參考文獻

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