作為當代科學和工業(yè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，材料成型從20世紀80年代便被看作是推動經(jīng)濟進入21世紀的三大工業(yè)支柱之一。材料成型及控制工程作為其中的一項緊張專業(yè)技術(shù)，在近年來有著突飛猛進的發(fā)展，從而有用地推動了材料成型的學科發(fā)展。

    所謂材料成型，顯而易見成型工藝便是此項科學技術(shù)的精髓。工業(yè)產(chǎn)品的好與壞不僅僅必要考慮材料自身是否具備精良的力學性能，更緊張的是能否充分行使材料的特點采取最適合的加工成型方法。因此，工藝的發(fā)展從根本上決定了材料成型的質(zhì)量。材料成型及控制工程通過分析材料的宏觀外形、微觀結(jié)構(gòu)及力學性能等研究熱加工過程中相干生產(chǎn)工藝，從而進行成型工藝重要分為鑄造、焊接和鍛壓三個方向。

一、鑄造工藝

     鑄造普通地說是液態(tài)金屬凝固的過程，這是一種使用范圍極其廣的成型工藝，不受鑄件尺寸、外形及合金材料的限定。其技術(shù)關(guān)鍵就在于凝固組織的形成于控制、鑄造缺陷的防止與控制及鑄件尺寸精度與外觀粗糙度的控制。
現(xiàn)階段，隨著鑄造工藝在凝固理論、凝固技術(shù)及低壓鑄造、陶瓷鑄造、延續(xù)鑄造等技術(shù)已日漸成熟。

     隨著人們對鑄造質(zhì)量、鑄造精度、鑄造成本和鑄造主動化等要求的進步，細密鑄造技術(shù)、延續(xù)鑄造技術(shù)、特種鑄造技術(shù)、鑄造主動化和鑄造成型模仿技術(shù)等得到了敏捷發(fā)展，鑄造技術(shù)正朝著細密化、大型化、高質(zhì)量、主動化和清潔化的方向發(fā)展，必將對傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)提高有著極大的推動作用，同時也為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。如圖1-1為某小型渦噴發(fā)動機靜子葉片，采用細密鑄造。

二、焊接工藝

     焊接作為當代工程技術(shù)的緊張組成部分，是材料成型中必不可少的工藝手段，重要可分為熔焊、固相焊和釬焊。焊接工藝可謂是真正意義上的在生產(chǎn)實踐中為知足工業(yè)需求而賡續(xù)完美和發(fā)展起來的。
     比如，汽車工業(yè)推動了電阻焊和二氧化碳氣體珍愛焊的工藝發(fā)展，船舶制造業(yè)推動了埋弧焊的發(fā)展等。
隨著焊接工藝的日益提高，它已不再是單一的金屬材料連接技術(shù)，而延長向陶瓷材料、生物組織、高分子材料等多個領(lǐng)域。
為適應(yīng)高質(zhì)、高效的生產(chǎn)趨勢，近年來焊接機械化、主動化、智能化正以驚人的速度迅猛崛起，成為往后焊接工藝的重點發(fā)展趨勢。

三、鍛壓工藝

     鍛壓實質(zhì)是材料的塑性成型過程，這與材料自身的塑性變形能力與外部應(yīng)力等有著密切聯(lián)系。它可以應(yīng)用于大批量的生產(chǎn)，顯然其發(fā)展趨勢偏重于高速主動化生產(chǎn)，以達到高效規(guī)模化生產(chǎn)。在信息化高速發(fā)展的現(xiàn)今，計算機輔助體系漸漸彰顯出其緊張作用。行使計算機輔助設(shè)計與制造模具及實現(xiàn)生產(chǎn)的模仿化，極大地縮短了工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)周期，從而削減了大量的人工投入，進步了產(chǎn)品的生產(chǎn)服從和質(zhì)量。

四、材料成型加工技術(shù)的作用及地位

     以鑄造、鍛造、焊接等工藝為代表的材料成形加工技術(shù)是制造業(yè)中的重要加工方法,材料成型加工技術(shù)與科學則是材料科學與工程的緊張內(nèi)容,它對國民經(jīng)濟的發(fā)展及國防力量的加強均有十分緊張的作用。據(jù)統(tǒng)計,全世界75%的鋼材經(jīng)塑性加工成型,45%的金屬結(jié)構(gòu)用焊接成型。2001年,我國鑄件產(chǎn)量已達1200萬噸,位居世界第二。
     材料成型加工技術(shù)是汽車、機械、能源、石化、造船等支柱產(chǎn)業(yè)及國防工業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)加工技術(shù)。例如,長江三峽水輪機的葉輪高5.5米、直徑10.6米、重520噸,只有采用鑄、焊復合技術(shù)才能制造,目前尚依靠進口。例如,無論軍用或民用飛機中的燃氣輪機葉片國外都已采有新一代高溫合金單晶體熔模鑄造技術(shù)。又例如,目前汽車重量的65%以上仍由鋼鐵材料、鋁合金及鎂合金等通過鑄造、鍛壓、焊接等加工方法而成型。我國在這些前沿核心或關(guān)鍵技術(shù)方面還有較大的差距。因此,面對市場經(jīng)濟及參與全球競爭,在振興制造業(yè)的同時,必須增強材料成型加工技術(shù)與科學的基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用研究。

五、材料成型加工技術(shù)發(fā)展趨勢

     制造業(yè)在曩昔的二十年中發(fā)生了偉大轉(zhuǎn)變,這種轉(zhuǎn)變還會連續(xù)。高速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)要求材料成型加工技術(shù)的正確化、輕量化、集成化;激烈的國際競爭要求產(chǎn)品性能高、流程短、成本低;日益惡化的環(huán)境則要求材料成型加工消費能源低、污染少。21世紀高新技術(shù)的出現(xiàn)將進一步導致材料成型加工技術(shù)與科學的提高與變革,包括:全新的成型加工方法與工藝及傳統(tǒng)加工方法的升級與革新。
     近年來出現(xiàn)了許多新的正確鑄造成型技術(shù)。例如,在汽車工業(yè)出現(xiàn)了可控壓力鑄造、消散模鑄造及壓力鑄造等制造新一代汽車發(fā)動機薄壁鋁合金缸體鑄件的新方法。出現(xiàn)了液壓塑性成型、細密鍛造、攪拌磨擦焊、鎂及鋁合金半固態(tài)成型、鈦合金成型加工等新技術(shù)。用定向凝固熔模鑄造生產(chǎn)高溫合金單晶體燃氣輪機葉片則是正確鑄造成型技術(shù)在航空工業(yè)中應(yīng)用的卓異表現(xiàn)。隨著金屬基復合材料、金屬間化合物材料及陶瓷材料等各種新材料的研究與開發(fā),新的制備成型加工方法賡續(xù)出現(xiàn),而材料制備和成型加工一體化則是緊張的發(fā)展趨勢。例如,材料電磁成型加工、激光直接成型加工技術(shù)、金屬基復合材料液態(tài)噴射成型技術(shù)等等。

六、材料成型加工過程模仿及仿真

     隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算材料科學已成為一門新興的交叉學科,成為除實驗和理論外解決材料科學中現(xiàn)實題目的緊張研究方法,基于知識的材料成型加工過程模仿與仿真已成為材料科學的前沿研究領(lǐng)域。據(jù)報道,模仿仿真技術(shù)可進步產(chǎn)品質(zhì)量5-15倍、增長材料出品率25%、降低成本10%-30%、縮短產(chǎn)品設(shè)計和試制周期30%-60%。經(jīng)過幾十年的賡續(xù)發(fā)展,鑄造及鍛造宏觀模仿技術(shù)已在工程中應(yīng)用,并有許多商品化軟件。當前,高性能、高保真和高服從是成型加工過程模仿與仿真的努力目標,而微觀組織模仿(從毫米到微米尺度)則是新的研究熱點。并行工程是以集成、并行的體例設(shè)計產(chǎn)品及其相干過程(包括加工制造過程),力求使產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計一開始就考慮到產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢處理所有因素(包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求)。在設(shè)計階段同時進行工藝CAD、成型加工過程的計算機輔助工程分析(CAE)及模具與產(chǎn)品的制造過程仿真(CAM),以取得最優(yōu)的結(jié)果。美國通用汽車公司采用并行工程及CAE技術(shù),每年節(jié)省產(chǎn)品研究開發(fā)費用達數(shù)百萬美元。

七、總結(jié)

     縱觀材料成型工藝的技術(shù)與發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)的需求是推動其技術(shù)提高的緊張動力，而激光技術(shù)、計算機技術(shù)、新材料技術(shù)及其它先輩技術(shù)的發(fā)展賦予了材料成型技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景：

     一是高效。隨著信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的升級換代，材料成型技術(shù)的主動化程度越來越高，材料成型技術(shù)高度速成化趨勢越發(fā)顯明，而這些技術(shù)的發(fā)展，無疑將為產(chǎn)品的高度速成帶來新的可能。

     二是環(huán)保。隨著環(huán)保意識的賡續(xù)加強，人們在研制新型材料的動力和能力將變得越發(fā)強勁，新型環(huán)保材料將得到越來越廣泛的應(yīng)用，這將從根本上推生新的材料成型技術(shù)的誕生。

     三是節(jié)能。規(guī)模化生產(chǎn)無疑能將工件成本降低至新低，高度智能化帶來產(chǎn)品的高節(jié)能性。隨著智能理論的漸漸完美，材料成型技術(shù)高度節(jié)能性趨勢越發(fā)顯明，而這一技術(shù)的發(fā)展，無疑將為產(chǎn)品的高節(jié)能性帶來新的盼望。

     綜上所述，社會的可持續(xù)發(fā)展，必然離不開資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。就材料成型行業(yè)來說，我小我認為，將來的發(fā)展不僅僅要偏重于生產(chǎn)的主動化、高效化和產(chǎn)品的高性能化，更應(yīng)強調(diào)其生產(chǎn)過程中的能源消費、污染排放和產(chǎn)品的使用安全性等題目。生產(chǎn)過程中的能源消費、污染排放和產(chǎn)品的使用安全性等題目。承載力等完善結(jié)合，形成真正意義上的高效、環(huán)保、節(jié)能的新型生產(chǎn)工藝。