塑性成形控形与控性技术发展要点.ppt

塑性成形控形与控性技术发展 目 录 一 二 三 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 没有竞争力的 低附加值产品 高端装备 关键零部件 我国制造业现状 大而不强 我国制造业现状 究其原因 大而不强 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 产品寿命低，可靠性差 重产量，轻质量，重成形制造，轻控性基础工艺 发展粗放，缺失高性能化制造技术 致命伤 致命伤 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 成形制造 高性能制造 控形控性 20世纪90年代 获得所需制件的形状和尺寸 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 目 录 高性能化制造 高性能智能化制造 数字化 高性能化智能设计 智能改性与控性技术 融合 智能热处理 数字化智能改性控形技术 成形制造的控形控性一体化技术 铸造成形的控形控性一体化智能技术 塑性成形的控形控性一体化智能技术 焊接的控形控性一体化智能技术 增材制造的控形控性一体化智能技术 避免材料表面损伤的切削加工智能技术 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 为何研究？ 特点 成形制造的控形控性一体化智能技术 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 材料内部的组织转变无法实时测量与感知，以致材料改性控性成为装备制造业信息化的一个盲区和智能制造之死角。 为何研究？ 采取基于模拟仿真的预报型智能决策的路径，发展具有自动生成优化的改性控性工艺和随机补偿过程偏差之遗传效应等功能的数字化智能改性控性技术。 特点 综合应用计算机模拟、试验研究，大数据等研究手段研发先进的材料改性控性工艺和装备，实现热处理和各个成形制造环节中的控性技术紧密结合，为提高工件内在质量，提高使用寿命和可靠性打实基础。 数字化智能改性控形技术 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 塑性变形 靠压力 靠弯矩和剪力 轧制 锻造 挤压 靠拉力 冲压拉深 拉拔 拉形 弯曲 剪切 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 组织性能控制的发展 轧制 近年来，对轧制过程中钢材组织性能演变的模拟、预测与控制成为国际材料研究的热点 轧制过程及轧后冷却过程的组织演变规律是控轧控冷理论的基础 随着现代物理冶金热变形技术、热机械处理技术和计算机技术的兴起与发展使预测和控制合金热塑性变形过程中的组织演变从而获得良好的最终机械性能成为可能，因而当今的塑性成形正朝着控形控性即控制成形方向发展。 其基本思想是应用新的理论优化产品塑性成形工艺及后续热处理工艺再应用现代控制技术控制塑性成形的全过程使产品的外形尺寸及其组织结构和性能均在塑性成形过程中一次达到设计要求。 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 控制塑性成形过程微观组织变化 轧制 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 上海交通大学材料学院开展了基于模拟仿真的“控形控性一体化”锻造工艺研究，应用于核电一体化封盖和主管道等大锻件生产，收到了正确控制大锻件材料质量的效果。 锻造 制造大型结构件/重要承载件 服役条件恶劣 要求工作寿命长 重达几十到几百吨 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 锻造——大锻件控性锻造过程的计算机模拟技术 缩孔、偏析、晶粒粗大 大型铸锭 锻造 大锻件 获得足够精度的锻件 避免不合理的内部流线和折叠缺肉等缺陷 成形 指改善内部铸态缺陷和细化晶粒， 为后续热处理准备良好的初始组织状态 成性 （侧重控性预报） 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 锻造——大锻件控性锻造过程的计算机模拟技术 高温锻造过程中空洞型缺陷的演变及其数值模拟 成形过程微观组织演变的元胞自动机模拟 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 背景 解决的问题 解决的方法 锻造——大锻件控性锻造过程的计算机模拟技术 高温锻造过程中空洞型缺陷的演变及其数值模拟 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 1.在锻件内部取含有空洞的典型体元模型 锻造——大锻件控性锻造过程的计算机模拟技术 高温锻造过程中空洞型缺陷的演变及其数值模拟 微观上(相对于空洞)体元无限大，研究空洞变形时，将体元边界力学量作为边界条件。 典型体元内空洞变形过程示意图 2.推导球形空洞和片状裂隙在远场应力应变作用下的体积演化方程式 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 锻造——大锻件控性锻造过程的计算机模拟技术 高温锻造过程中空洞型缺陷的演变及其数值模拟 对于形状参数为λ 的一般扁椭球空洞，其体积应变率可通过插值得到 3.插值得到形状参数为λ 的一般扁椭球空洞的体积应变率 一、引言 目 录 二、概念 三、具体技术 锻造——大锻件控性锻造过程的计算机模拟技术 高温锻造过程中空洞型缺陷的演变及其数值