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大型复杂模锻件省力成形工艺研究进展
摘要
大型复杂模锻件的成形工艺对于工人的体力和技术水平要求较高，为了降低生产成本，提高生产效率，需要采用省力成形工艺。本文结合国内外相关研究，总结了省力成形工艺的研究进展，并探讨了其应用前景和存在问题。
关键词：大型复杂模锻件；省力成形工艺；研究进展
一、引言
模锻件是制造航空发动机、机车、汽车、机器工具等重要机械设备的关键部件，其质量直接影响到整个设备的安全性、可靠性和经济性。而大型复杂模锻件的锻造过程较为复杂，通常需要耗费大量的人力和物力投入，同时由于锻造过程中压力和力度的不均匀，容易导致成品质量不稳定，甚至出现裂纹和变形等缺陷。
为了解决这些问题，研究人员通过对成形工艺的创新和改进，引入了省力成形工艺，取得了显著的成果。本文将介绍这些研究成果，并探讨省力成形工艺的应用前景和存在问题。
二、省力成形工艺的基本原理
省力成形工艺主要采用了下列技术手段：
1.采用高温热锻工艺
在高温状态下，金属材料的力学性能、转化能力和可塑性明显提高，使得成形过程更加稳定，降低材料的流动阻力，从而降低锻造所需的力度和压力，达到省力成形的目的。
2.引入锻模设计技术
优化锻模结构，增加合理的流动通道和内部结构，使金属材料在锻造过程中流动更加平稳，减少弯曲、变形和扭曲等缺陷。
3.优化成形工艺参数
通过优化锻造温度、保温时间、保温、升温，降温等工艺参数，使材料流动更加顺畅，减少能量损失，从而降低锻造所需的力度和压力，达到省力成形的目的。
4.引入数值模拟技术
利用计算机模拟工具，对锻造成形过程进行数值分析和预测，以便优化工艺参数和锻模设计，减少成形缺陷、加强成形精度。
三、国内外省力成形工艺研究进展
1.国外研究进展
国外研究者主要集中在材料层面的探索和实验研究，包括：
（1）引入新材料和新工艺
例如，使用高热膨胀合金，利用其自身的热膨胀特性，使锻造过程中较大的变形和扭曲在热处理过程中得到纠正，从而减少了机械压力。
（2）开发新的数值模拟方法
例如，采用有限元和多晶塑性模型分析材料的变形、流动和应力分布情况，预测和控制裂纹、变形和缺陷的生成。
（3）优化锻造工艺
例如，采用自适应控制系统，根据材料的流动特性自动调整锻造压力和力度，实现省力成形的目的。
2.国内研究进展
在国内，省力成形工艺的研究主要集中在材料的流动性和变形性探索、数值模拟技术的研究和优化锻造工艺。
例如，相关研究者利用有限元方法结合材料流动规律，探讨了高温热锻模锻件的应力分布和变形情况，并优化了锻造工序，达到了省力成形的目的。
同时，一些研究者采用新型的多晶塑性模型和分子动力学模型，预测和分析了锻造过程中金属材料的动态行为、变形行为和应力分布等情况，为优化锻造工艺提供了依据。
此外，还有部分研究人员利用数值模拟技术，建立了精细的锻模模型，对材料的流动行为进行模拟，实现了省力成形的目的。
四、省力成形工艺的应用前景和存在问题
省力成形工艺具有显著的应用前景和市场需求。目前，国内外一些航空、轨道交通、汽车等关键工业领域都面临着大型复杂模锻件成形过程困难，成本高、质量难以保证等问题。采用省力成形工艺可在一定程度上缓解这些问题，提高成形质量和效率，从而降低成本。
另一方面，由于省力成形工艺仍处于研究初期，并存在一定问题，如：
（1）省力成形机械的研制复杂、成本较高，限制了其应用范围。
（2）锻模设计要求高，需要具备高素质的设计和制造人才。
（3）数值模拟技术的模型建立难度大，需要掌握高级的计算机软件和相关技术。
因此，科研部门和企业需共同努力，在深入研究省力成形工艺的基础上，加强模锻件的技术创新和工艺改进，不断提高生产效率和质量水平，实现更为全面和高效的省力成形工艺。
五、结论
本文总结了省力成形工艺的基本原理、研究进展和应用前景，指出了存在的问题和发展方向，为相关研究和生产提供了参考和指导。不失为一个有益的研究方向，将在未来得到更多关注和进一步发展。