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1、实用文档金属成型工艺的最新进展R．Kopp教授萨尔布吕肯新材料所纳米技术中心,亚琛大学工业大学,茵特泽斯特瓦斯街10号,亚琛大学,德国(译自:JournalofMaterialsProcessingTechnology60(1996)1-9)摘要在金属成型技术上的多种发展方向,将会影响未来的工厂建设形式和生产工艺,并且其影响已经非常显著。本文将描述若干工艺过程的简化,灵活性和一体化。并且中空结构技术的发展也越来越有益于生产创新。此外,本文中提及的有限元仿真与优化技术已经成为新工艺、工厂发展或改进的着实重要的工具。鉴于有必要尽量
2、降低生产成本,以增加环境兼容性并使生产的产品具有一定的质量标准,长期、复杂的生产工艺流程应该尽可能或有必要的简化。在带钢生产领域,应该提及到的薄板坯连铸技术和薄带连铸工艺中的一些工序已经完全被消除。对于成型方面,缩短工艺流程可行的办法包括:在固-液相变范围内成型(即触变成型),另一种方法是结合热处理工艺成型。较短的工艺流程常常意味着生产的产品会具有更好的机械性能和源于此的新的应用。在使成型过程变得更加灵活以便扩大产品生产范围的背景下,有必要使用与前面工艺相适应的灵活成型单位的相结合,以及使用普及的模具和智能控制系统。例如:智能
3、控制开放模铸允许在很小成本下能够实现反复锻造完成锻件。在轧制过程中轧制辊距的可变性就意味着可以通过给定的纵向厚度剖面使载荷与后续的工序组成相匹配而生产出薄板。大全实用文档不同生产工艺的一体化也为新工艺的发展铺平了道路。可以通过在成型过程中或紧接其后使用局部热处理工艺以及使用切割或锻接等耦合工艺,使现存的成型生产工艺范围得以拓展并优化产品的最终性能。在轻量级建设生产领域产生的一个令人充满希望的生产工艺式就是中空结构技术的系统应用。并且为生产中空结构的加工孔洞的先进生产工艺和生产技术也都得到了很好的发展。除了适当的试验,物理和数值
4、模拟也是可用于优化现有的或开发新的生产工艺的方法。物理模拟可以非常成功的解决物质流动问题。一种新的物质流动模拟器现已出现。数值模拟主要应用于生产过程中基础变量的定量分析。绪论工艺和产品的成本、质量、生产时间和环境兼容性都在生产过程中起到了决定性的作用。对于金属成型生产工艺它们都意味着新的挑战和机遇。除了每天通过不断合理化的手段去改善其数值、分析成本并减小它们,目前在金属成型生产工艺中所观察到的趋势,有些因素在某种情况下将完全可以导致产生对于半成品和成品的生产方法,有些情况下也会考虑到上述所有标准。如图1所示,为一些这样的变化趋
5、势,其中一些将会作为具体例子在下文来讲解。图1:金属成型技术的发展趋势大全实用文档1.简化工艺流程通过简化工艺流程可以得到许多有益的结果。例如:缩短生产时间,降低成本,降低能源消耗,减少废物的产生。反之,也会使其失去生产产品多样化的能力。集多功能组成于一体的单一用途生产线可在很短的时间内生产出特定的产品。其中一个例子就是目前在热轧带钢生产领域所实现的带钢生产,其正在经历于与一种新型轧机的更大的竞争之中。这些生产流程中比较著名的比如有CSP,ISP和CONROL生产工艺。它们的特点在于连铸薄板坯工艺中可以具有更小的辊距(连铸板坯
6、厚度图2:热轧宽带钢生产工艺简化为40～100㎜)。更不可思议的是通过双辊技术(DR)减少设备的需求量,其热轧部分是完全可以省略去的,由此生产的厚度为1～5㎜的薄带生产为冷轧工艺。厚度只有零点几毫米甚至更薄的超薄带钢可以通过单辊生产工艺(SR)加工制造。大全实用文档图2所示的是薄带连铸连轧工艺的工作原理与生产线,以及用于常规热轧带钢工艺的单辊和双辊工艺组成。这些工艺的最后普遍存在或应用主要取决于对生产所需产品的生产效率和灵活性等方面的要求。图3表明了效率与灵活性关系以及术语定义。在德国之外的很多国家许多CSP和ISP生产线已经
7、成功的用于生产。双辊生产工艺已经被建成示范生图3:生产工艺简化产模块,第一条生产线已经在澳大利亚建成投产。在德国亚琛工业大学,我们与蒂森钢铁联合公司以及控制工程研究所合作,并在实验室对多种合金的工作性能进行了测验。图4展示了在双辊轧制工艺中所得到的合金都具有良好性能。现已建成了隶属于诺尔-沙希勒和蒂森克虏伯钢铁的90t带钢卷生产试验基地。图4：迄今利用薄带连铸法生产的合金至今利用薄带连铸工艺生产的合金工艺是需要进一步开展理论性研究来全面的了解这一复杂的过程，尤其是图5中所涉及到的问题。随着半成品生产流程简化的同时,目前，有世界
8、性趋势来大幅度缩短生产链用图5：这一复杂工艺中的几点理论标准于生产锻造零件。图6所示为与传统铸造工艺相比其中的一些新的、简化了的工艺流程。大全实用文档最令人感兴趣的是金属触变状态的利用。金属合金是在是在固-液相间隔内形成的。对于基础材料的特殊加工用来确保在重新加热半成品材料之
