论文部分内容阅读
摘要 本文从材料热加工工艺发展意义、趋势以及模拟应用等方面的研究来阐述该课题的显示研究意义及价值。材料热加工是基于现代材料运用及工艺发展过程中不可缺少的流程，更是优化工艺设计和改进生产技术运用的必要前提，在材料加工领域具有现实意义。
关键词 材料；热加工；工艺
中图分类号 Gl7 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）102-0207-01
在现代机械工程制造中，材料热加工是机械制造业重要的加工工序，是基于材料和制造有机融合运用基础上的综合技术。材料经热加工才能成为零件或毛坯，它不仅使材料获得一定的形状、尺寸，更重要的是赋予材料最终的成份、组织与性能。由于热加工兼有成形和改性两个功能，因而与冷加工及系统的材料制备相比，其过程质量控制具有更大的难度。正是具有上述功能，对材料热加工工艺发展趋势及意义等做出研究则是非常必要的。
1 材料热加工工艺发展意义
材料热加工工艺发展是对金属材料物态转化的一种科学化的加工，通过数值模拟和物理模拟，在试验室动态仿真材料的热加工过程，预测实际工艺条件下材料的最后组织、性能和质量，进而实现热加工工艺的优化设计；建立在工艺模拟、优化基础上的热加工工艺设计技术，可以将“隐患”消灭在计算机拟实加工的反复比较中，从而确保关键大件一次制造成功；通过模拟仿真，人们才能认识过程的本质，预测并优化过程的结果，并快速对瞬息万变的市场变化作出设计及工艺的改变；涉及到多种学科，以现代计算机、测试技术为手段，架起技术基础学科与金属材料热加工的桥梁，使基础学科的理论能够直接定量地指导材料热加工过程，体现了基础学科、高新技术与材料热加工学科三者之间的相互交叉和有机结合。
2 材料热加工工艺发展的趋势
材料热加工工艺模拟研究是从机械铸造过程中开始的，并从铸造逐步扩展到锻层、焊接、热处理。从研究发展趋势来看，主要经历了如下的发展阶段：1）由物质的宏观层面逐步向微观层面发展，进入了微观尺度模拟阶段。2）由某种单项发展逐步向合成集成式发展，真实模拟复杂的实际热加工过程。3）逐渐向学科专门性发展，解决特种热加工工艺模拟及工艺优化和热加工件的缺陷消除问题。4）注重热加工工艺的精确化发展，重视提高数值模拟精度和速度的基础性和物理模拟及精确测试技术研究。
在未来的发展趋势中，注重体现在以应用高新技术，设计、开发新型物理模拟实验方法及装置运用上，尤其是注意正确、合理处理数值模拟与物理模拟（含实验验证）之间的关系，以模拟对象为基础，重视基础数据的测试技术，提供有效的热加工工艺流程。
3 材料热加工工艺发展的模拟应用价值
3.1 模拟软件商品化，提高科技含量
我国已形成一些准商品化软件，但与国外相比仍有一定的差异，应采取多种方式（自主开发、与国外软件公司合作开发、在已有商业软件中插入自主开发模块，实现软件升级等）加快模拟软件商品化工作，开发出有自主版权的商品化软件。
在模拟运用过程中，应该注意如下几方面：1）注重对现有热工艺商业软件的研发创新，在System3D（铸造）、PAM-STAMP、ANSYS（板料塑性成形）、ABAQUS（焊接）等运用基础上，注意优化升级。2）注意与实践的有机融合，像美国福特、通用汽车公司在开发新车型时，已将板材冲压过程的数值模拟作为一个重要技术环节。3）选择合适的商业软件为软件平台，一方面，对现有软件的某些技术问题进行理论研究，为解决具体问题插入自编软件模块；另一方面，应用理论分析补偿法、实验补偿法等，找出并消除商用软件的误差，使模拟结果更精确。
3.2 重视模拟技术综合运用，提高精度
在重视工艺数理模型及算法研究的同时，要重视加强物理模拟及测试技术，使其在揭示过程本质、检验、校核数值模拟结果，提高模拟精度方面发挥重要的作用。要在工厂及研究单位（包括大学的研究小组）普及热加工工艺模拟技术，使之成为优化工艺设计、科研攻关、技术创新的重要手段。
在了解工件及模具（或铸型、介质、填充材料等）材料的热物性参数、高温力性参数、几何参数、本构参数、接触、摩擦、界面间隙、气体析出、结晶潜热等各种初始条件、边界条件的数据基础上，注重模拟工艺过程配置，并以专门的摩擦实验来测量，使之更为精确。
3.3 加大研发投资力度，提高核心技术竞争力
作为近来新兴的工艺生产技术，加大资金扶持力度则是保证其顺利健康发展的前提条件。除国家攀登计划资助基础性及前沿研究工作，国家及部门级各类计划都应把过程/工艺模拟技术的研究、开发及应用作为资助重点，支持不同层次的工作。
同时，集中技术优势，做大做强先进生产技术，像，焊接氢致裂纹精确评价技术及开裂判据；伴随有动态再结晶过程的金属热塑性本构关系；三维塑性成形晶粒度演化模拟及组织预测；板料成形模拟的半显示时间积分的有限元算法；金属材料准固相区热应力本构方程及模拟仿真等；集中优势力量，刻苦攻关，不断发挥优势，提高科技的核心竞争力。
总而言之，从材料热加工工艺发展价值意义中研究其实际应用，一方面，能够帮助技术人员更能够知晓该技术的应用价值前景；另一方面，能够使得企业在生产过程中，依据热工艺生产技术，更好优化和改进生产技术，满足其未来发展需要。这样的研究运用更符合未来材料加工制造的发展趋势，值得我们去实践
探索。
参考文献
[1]郑淼焱.材料表面微纳结构的制备及其研究进展[J].热加工工艺，2011，24.
[2]白钰枝，崔亚辉.特种铸造技术的研究及发展趋势[J].热加工工艺，2011，17.
[3]苏万山，严大考，张瑞珠.多孔材料致密度对压制变形影响的研究[J].热加工工艺，2012，16.
[4]赵龙志，杨敏.颗粒增强铝基复合材料的研究[J].热加工工艺，2011，20.
关键词 材料；热加工；工艺
中图分类号 Gl7 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）102-0207-01
在现代机械工程制造中，材料热加工是机械制造业重要的加工工序，是基于材料和制造有机融合运用基础上的综合技术。材料经热加工才能成为零件或毛坯，它不仅使材料获得一定的形状、尺寸，更重要的是赋予材料最终的成份、组织与性能。由于热加工兼有成形和改性两个功能，因而与冷加工及系统的材料制备相比，其过程质量控制具有更大的难度。正是具有上述功能，对材料热加工工艺发展趋势及意义等做出研究则是非常必要的。
1 材料热加工工艺发展意义
材料热加工工艺发展是对金属材料物态转化的一种科学化的加工，通过数值模拟和物理模拟，在试验室动态仿真材料的热加工过程，预测实际工艺条件下材料的最后组织、性能和质量，进而实现热加工工艺的优化设计；建立在工艺模拟、优化基础上的热加工工艺设计技术，可以将“隐患”消灭在计算机拟实加工的反复比较中，从而确保关键大件一次制造成功；通过模拟仿真，人们才能认识过程的本质，预测并优化过程的结果，并快速对瞬息万变的市场变化作出设计及工艺的改变；涉及到多种学科，以现代计算机、测试技术为手段，架起技术基础学科与金属材料热加工的桥梁，使基础学科的理论能够直接定量地指导材料热加工过程，体现了基础学科、高新技术与材料热加工学科三者之间的相互交叉和有机结合。
2 材料热加工工艺发展的趋势
材料热加工工艺模拟研究是从机械铸造过程中开始的，并从铸造逐步扩展到锻层、焊接、热处理。从研究发展趋势来看，主要经历了如下的发展阶段：1）由物质的宏观层面逐步向微观层面发展，进入了微观尺度模拟阶段。2）由某种单项发展逐步向合成集成式发展，真实模拟复杂的实际热加工过程。3）逐渐向学科专门性发展，解决特种热加工工艺模拟及工艺优化和热加工件的缺陷消除问题。4）注重热加工工艺的精确化发展，重视提高数值模拟精度和速度的基础性和物理模拟及精确测试技术研究。
在未来的发展趋势中，注重体现在以应用高新技术，设计、开发新型物理模拟实验方法及装置运用上，尤其是注意正确、合理处理数值模拟与物理模拟（含实验验证）之间的关系，以模拟对象为基础，重视基础数据的测试技术，提供有效的热加工工艺流程。
3 材料热加工工艺发展的模拟应用价值
3.1 模拟软件商品化，提高科技含量
我国已形成一些准商品化软件，但与国外相比仍有一定的差异，应采取多种方式（自主开发、与国外软件公司合作开发、在已有商业软件中插入自主开发模块，实现软件升级等）加快模拟软件商品化工作，开发出有自主版权的商品化软件。
在模拟运用过程中，应该注意如下几方面：1）注重对现有热工艺商业软件的研发创新，在System3D（铸造）、PAM-STAMP、ANSYS（板料塑性成形）、ABAQUS（焊接）等运用基础上，注意优化升级。2）注意与实践的有机融合，像美国福特、通用汽车公司在开发新车型时，已将板材冲压过程的数值模拟作为一个重要技术环节。3）选择合适的商业软件为软件平台，一方面，对现有软件的某些技术问题进行理论研究，为解决具体问题插入自编软件模块；另一方面，应用理论分析补偿法、实验补偿法等，找出并消除商用软件的误差，使模拟结果更精确。
3.2 重视模拟技术综合运用，提高精度
在重视工艺数理模型及算法研究的同时，要重视加强物理模拟及测试技术，使其在揭示过程本质、检验、校核数值模拟结果，提高模拟精度方面发挥重要的作用。要在工厂及研究单位（包括大学的研究小组）普及热加工工艺模拟技术，使之成为优化工艺设计、科研攻关、技术创新的重要手段。
在了解工件及模具（或铸型、介质、填充材料等）材料的热物性参数、高温力性参数、几何参数、本构参数、接触、摩擦、界面间隙、气体析出、结晶潜热等各种初始条件、边界条件的数据基础上，注重模拟工艺过程配置，并以专门的摩擦实验来测量，使之更为精确。
3.3 加大研发投资力度，提高核心技术竞争力
作为近来新兴的工艺生产技术，加大资金扶持力度则是保证其顺利健康发展的前提条件。除国家攀登计划资助基础性及前沿研究工作，国家及部门级各类计划都应把过程/工艺模拟技术的研究、开发及应用作为资助重点，支持不同层次的工作。
同时，集中技术优势，做大做强先进生产技术，像，焊接氢致裂纹精确评价技术及开裂判据；伴随有动态再结晶过程的金属热塑性本构关系；三维塑性成形晶粒度演化模拟及组织预测；板料成形模拟的半显示时间积分的有限元算法；金属材料准固相区热应力本构方程及模拟仿真等；集中优势力量，刻苦攻关，不断发挥优势，提高科技的核心竞争力。
总而言之，从材料热加工工艺发展价值意义中研究其实际应用，一方面，能够帮助技术人员更能够知晓该技术的应用价值前景；另一方面，能够使得企业在生产过程中，依据热工艺生产技术，更好优化和改进生产技术，满足其未来发展需要。这样的研究运用更符合未来材料加工制造的发展趋势，值得我们去实践
探索。
参考文献
[1]郑淼焱.材料表面微纳结构的制备及其研究进展[J].热加工工艺，2011，24.
[2]白钰枝，崔亚辉.特种铸造技术的研究及发展趋势[J].热加工工艺，2011，17.
[3]苏万山，严大考，张瑞珠.多孔材料致密度对压制变形影响的研究[J].热加工工艺，2012，16.
[4]赵龙志，杨敏.颗粒增强铝基复合材料的研究[J].热加工工艺，2011，20.