塑性加工技术发展前景和现状探讨

陈桐为　徐琪　董晓磊

摘 要：塑性加工技术有着低耗、高产、优质等突出特点，塑性加工业是现代制造业一个重要的组成部分。如何更好地把握关于塑性加工的技术现状及未来的发展前景，对于塑性加工技术的不断推广及应用，实现塑性加工行业和企业的持续健康发展具有十分重要的意义和作用。

关键词：塑性加工技术；发展前景；探讨

塑性加工技术就是运用冲压、锻造、轧制、挤压等方法以使材料实现永久变形的材料加工技术。塑性加工的过程就是指在加载速度、加载方式、几何形状、约束条件、温度场、接触摩擦诸如此类的条件作用之下，针对材料实施力处理、热处理过程，以促进材料按照预想的方式先实现在几何的形状及组织性能方面的变化。塑性加工有着低耗、高产、优质等突出特点，目前已经成了制造行业先进技术发展的一个重要方向。塑性加工业是现代制造业一个重要的组成部分。专家曾经作出预测，未来产品零件的75%粗加工及50%精加工均会采取塑性加工方式来实现，市场和工业部门旺盛的需求为塑性加工工业的发展带来前所未有的机遇、提供了强劲的发展原动力。如何更好地把握关于塑性加工的技术现状及未来的发展前景，对于塑性加工技术的不断推广及应用，实现塑性加工行业和企业的持续健康发展具有十分重要的意义和作用。

1 塑性加工技术的发展现状

1.1 塑性加工模拟技术得到广泛的推广和应用

经过长期的发展，目前塑性加工模拟技术已进入到普及与应用阶段。通过模拟技术的使用能解决许多较为复杂的工程课题，给企业也带来较好的经营效益。在国外的一些企业中，成形模拟已成为模具的设计和制造的流程当中一个必不可少的环节。在我国模拟技术也不断得到应用和推广。过去当模具调试与锻压生产存在缺陷的时候，必须采取工艺试验或者试凑法来探索问题的解决方案；而现在只需借助模拟技术就能实现，从而大大节约了物力、人力及时间消耗。但也应当看到，塑性加工模拟技术与研究工作和生产实践的实际需求相比，还不相适应。现有模拟软件无法计算出成形应变与应力分布的精确结果，现有的组织性能的变化模型常常是适于具体材料和成形的工艺，在普适性上存在不足，影响了模拟技术应用的实际效果。

1.2 塑性加工的技术工艺不断优化

因为逆算法在生产中的应用，在冲压工艺的参数优化上取得了很大进展。冲压的成形过程当中工件几何外形最终由模具外形及相对的位置来决定，因此成形过程边界条件在一定程度上是确定的。工件拓扑为二维的，它的几何外形能够通过曲面表示，且其毛坯初始外形是平面的。这些冲压的过程特点，使采取塑性形变的理论中有限元的逆算法来模拟冲压过程变得十分简便和有效，计算的结果较为合理且计算的时间大为减少。有限元的逆算方法避开对接触与摩擦等问题的处理，具有建模简单、计算快速度等特点，能够短时间之内实现多个不同工艺方案之间的比较，达到工艺优化的目的。另外因为它是逆算求解，因此尤其适合对毛坯适宜外形的计算。虽然目前在分析精度与增量的有限元法相比还较你，然而由于存在上述的优点，能够和增量的有限元法相互作为补充来应用。

1.3 微细塑性加工技术逐步兴起

随着纳米微米技术的不断兴起，具有在外形尺寸上微小、在操纵尺寸上极小特性的微细加工技术，成为一种帮助人们来熟悉与掌控微观世界的高新技术。最近一些年来，工业产品呈现出微型化发展的趋势，微机电技术也逐渐得到兴起，从而对微细塑性加工技术带来了发展机遇。对于传统微加工来说，通常把化学刻蚀和光刻等作为主要技术，其操作的难度大、成本高且效率低，环境的污染严重。而微细塑性加工的技术能够克服这类技术弱点，所以具有较好的应用前景和市场潜力。虽然目前微细塑性加工技术尚处在实验探索和研究的阶段，然而一些世界发达的国家均已做了大量的研究，以抢占未来技术的制高点。

2 塑性加工技术的发展前景

2.1 塑性加工实践对塑性加工技术发展提出的新要求

一是塑性加工生产的方法与技术工艺必须朝向，高速高效节能降耗，优化精简及综合连续方向来发展，比如加快一体化发呢，实现连铸、连轧和连续的铸轧、铸挤等。二是加快工艺和装备的换代更新，加工设备要具有精密、大型、连续、成套等特点，其自动化操作水平进一步提高；同时生产线实现大型化和专业化，产品的单重方面大为增加。三是产品发展日益高质量、多品种和高精度，结构得到不断的优化，能够不断开发新材料和新产品，轻型、薄壁、复合、镀层、涂层等的材料等不断得到发展，重视产品的深加工，同时有色材料产品在综合性能及使用效能上大为提高。四是不断地改进加工、热处理及表面处理等工艺，加强新型的辅助设备的开发，重视金属在废料回收、材料再生及其综合利用等方面的技术研究等。

2.2 塑性加工技术的发展趋势

随着现代科学技术不断的发展与进步，塑性加工技术日益呈现融合发展的趋势。一是体现在过程的融合上。一方面，材料在设计、制备、成形及加工上趋向一体化，在各环节间关联程度更为紧密；另一方面，多过程之间也呈现融合化趋势，将多种技术工艺融合经常会实现塑性加工新原理、新技术方面的突破。二是体现在技术的融合上。塑性加工技术已经发展成多门技术紧密结合的一种应用技术。未来的塑性加工技术发展将在成形、加工及制备技术与计算机、信息、控制技术的融合，发展速度更快、发展方向更为突出精省净的要求。三是体现在学科的融合上。既要将传统的塑性加工、铸造、热处理与连接等三级学科相融合，还要把材料物理同材料学、化学，和计算机、信息、环境等工程及其他相关学科等实现学科融合。

2.3 塑性加工的技术创新方向

一是从新能源入手加强塑性加工技术创新，将电磁场、激光、微波及超声波等一些新能源技术应用于塑性加工，从而提供新的技术工艺方法。二是从新介质入手加强塑性加工技术创新，将气体、液体及黏性物等一些新介质应用到塑性加工当中，创新塑性成形技术。三是从加载方式入手加强塑性加工技术创新，通过改变加载方式，比如采取局部连续的加载方式进行塑性加工，从而获得塑性加工的新工艺。四是从复合方式入手加强塑性加工技术创新，将塑性加工和其他类材料的加工技术相融合，从而产生新的加工技术。五是从特殊材料入手加强塑性加工技术创新，加强对复合材料的塑性技术研究，推进技术工艺创新。

3 结语

综上所述，随着科学技术的不断发展和进步，塑性加工行业在我国国民经济当中发挥的作用将日益凸现，塑性加工的水平一定程度体现着一个国家制造业的综合竞争力。多学科知识和技术的交叉与融合已经成为现代科技发展的总趋势，现代科学技术的这一发展趋势也不断推进着塑性加工技术的不断发展进步，推动着塑性加工行业生产观念和组织方式的转变。因此，塑性加工行业的研究和从业人员，必须科学把握塑性加工技术的发展现状、未来前景及走势，不断加大自主创新的力度，推进塑性加工技术研究和应用实践，为促进我国在塑性加工行业加快进入到世界先进的行列做出应有的贡献。

参考文献

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