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在傳統(tǒng)的半固態(tài)鋁合金觸變成形技術(shù)中，電磁攪拌和電磁感應(yīng)重熔加熱的功率較大、效率很低、能耗很高，半固態(tài)坯料的液相分?jǐn)?shù)不能太高，成形非常復(fù)雜零件毛坯時(shí)遇到困難，而且坯料的鋸屑、坯料重熔加熱時(shí)的流失金屬、澆注系統(tǒng)和廢品不能馬上回用，增加了觸變成形的生產(chǎn)成本。因此，如何進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本成為當(dāng)今半固態(tài)鋁合金成形技術(shù)應(yīng)用的最重要的主題。 在國(guó)家九五、十五和十一五“863”高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的支持下，我校研制開(kāi)發(fā)的先進(jìn)鋁合金半固態(tài)流變成形技術(shù)已經(jīng)成熟，成功地流變成形了汽車零件，如圖1所示。與一般半固態(tài)鋁合金觸變成形相比，該半固態(tài)鋁合金流變成形的生產(chǎn)工藝流程大大縮短，設(shè)備投資也將大幅度減少，半固態(tài)流變成形零件的生產(chǎn)成本將會(huì)明顯降低。目前，該項(xiàng)目已經(jīng)通過(guò)國(guó)家“863”計(jì)劃組織的專家委員會(huì)的驗(yàn)收。 由于半固態(tài)鋁合金流變成形不易發(fā)生噴濺、裹氣少、凝固收縮小，流變成形的零件毛坯致密，能夠熱處理強(qiáng)化，因此采用本半固態(tài)流變成形技術(shù)成型的鋁合金零件的力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁合金壓鑄件的力學(xué)性能，滿足國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而且，流變成形的零件毛坯不存在宏觀偏析，力學(xué)性能更均勻；可以實(shí)現(xiàn)近終化成形，大為減少機(jī)加工量，降低加工成本；易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高；減輕了模具的熱沖擊，提高了模具的壽命。該技術(shù)具有電磁攪拌和均熱能耗低，漿料表面氧化程度輕，輸送方便，漿料的固相分?jǐn)?shù)可以靈活控制，便于成形各種復(fù)雜零件，而且半固態(tài)鋁合金漿料流變成形后的澆注系統(tǒng)、廢品將直接在本車間回用，降低原料成本。與傳統(tǒng)的半固態(tài)鋁合金觸變成形相比，半固態(tài)鋁合金流變成形的生產(chǎn)工藝流程大大縮短，設(shè)備投資也將大幅度減少，半固態(tài)流變成形零件的生產(chǎn)成本將會(huì)明顯降低。 該技術(shù)以北京科技大學(xué)擁有的中國(guó)發(fā)明專利00 1 09540.4為支撐，具有原創(chuàng)性及完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 目前，鋁合金半固態(tài)流變成形應(yīng)用主要集中在汽車零件和耐壓閥體等零件，如汽車制動(dòng)總泵殼、油道、輪轂等，也可以應(yīng)用于其他要求較高的零件毛坯，如航空、航天、摩托車和電子行業(yè)的鋁合金零件等。鋁合金半固態(tài)流變成形零件毛坯不但具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

研究閥體零件多向擠壓成形工藝過(guò)程中材料流動(dòng)特征，指出加載路徑對(duì)材料流動(dòng)的影響規(guī)律，優(yōu)化加載路徑，有效避免成形缺陷；已成功研發(fā)了鋁合金、銅合金以及黑色金屬的半固態(tài)成形工藝，成形零件強(qiáng)度、硬度顯著提高，形成了復(fù)雜閥體半固態(tài)擠壓鑄造、半固態(tài)多向鍛造工藝體系；研制了實(shí)現(xiàn) 6 個(gè)加載方向數(shù)控成形液壓機(jī)，利用機(jī)架及特制液壓缸有效減少了液壓系統(tǒng)安裝空間。

采用塑性成形工藝成形具有復(fù)雜特征的軸類零件（如螺紋、花鍵、蝸桿、絲杠），相比于傳統(tǒng)的切削加工工藝，零件精度高、機(jī)械性能好、生產(chǎn)率高、材料利用率高，是一種高效精確體積成形技術(shù)。根據(jù)不同零件特征發(fā)展一系類新工藝：將中高頻感應(yīng)加熱同螺紋、花鍵滾壓成形相結(jié)合，解決了高強(qiáng)度鋼螺紋、花鍵滾壓成形問(wèn)題；復(fù)合振動(dòng)的復(fù)雜齒形滾軋、擠壓工藝有效改善了成形零件質(zhì)量；提出了螺紋齒高大、變形量大的長(zhǎng)螺紋（絲杠）零件塑性成形方法；發(fā)展可鍛軋一體化蝸桿的精密塑性成形工藝等。為之配套的工裝、伺服直驅(qū)設(shè)備體系與相關(guān)技術(shù)完備。

采用局部加載增量成形大型復(fù)雜構(gòu)件可有效減少成形載荷、提高材料成形極限、拓展構(gòu)件成形尺寸范圍、提高設(shè)備成形能力，是采用難變形材料的大型復(fù)雜構(gòu)件近凈省力成形的有效途徑。揭示了大型復(fù)雜構(gòu)件局部加載成形過(guò)程的加載狀態(tài)并建立了下材料流動(dòng)解析模型；發(fā)展了適用于大型復(fù)雜構(gòu)件三維坯料設(shè)計(jì)的解 析-數(shù)值混合方法；構(gòu)件了能快速穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)局部加載的液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，獲得相同裝機(jī)功率下遠(yuǎn)大于整體加載成形的成形能力。工藝?yán)碚撘研纬上到y(tǒng)，且技術(shù)成熟度高，撰寫綜述論文發(fā)表于國(guó)際 SCI 期刊，已在實(shí)現(xiàn)局部的液壓系統(tǒng)方面申請(qǐng)發(fā)明專利多項(xiàng)。

該項(xiàng)目屬于粉末冶金學(xué)科。高性能特種材料具有其他材料不具備的特殊性能，在高技術(shù)領(lǐng)域中具有不可取代的關(guān)鍵作用。然而，這類材料往往硬度高、脆性大，難以采用傳統(tǒng)技術(shù)加工制備，成為許多國(guó)防和民用高技術(shù)裝備發(fā)展的瓶頸。為此，項(xiàng)目基于粉體流變成形原理，研發(fā)了難加工材料的近終形制造新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防和民用高技術(shù)領(lǐng)域。主要發(fā)明點(diǎn)如下：1. 發(fā)明了高性能特種材料的粉末注射成形新工藝，實(shí)現(xiàn)了金屬鎢、氮化鋁、含氮不銹鋼等難加工材料制品的近終形制造；發(fā)明了專用注射成形機(jī)、側(cè)抽芯新結(jié)構(gòu)模具等關(guān)鍵工藝裝備；創(chuàng)立了基于機(jī)器視覺(jué)的粉末注射成形產(chǎn)品尺寸和外觀質(zhì)量在線自動(dòng)檢測(cè)、工業(yè)機(jī)器人動(dòng)態(tài)抓取和分揀軟硬件系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化生產(chǎn)和高質(zhì)量穩(wěn)定性控制，生產(chǎn)效率提高 6 倍以上。2. 首創(chuàng)了適合注射成形的近球形微細(xì)特種粉體制備和改性新技術(shù)。提出基于酸根離子的化學(xué)推進(jìn)劑理論，創(chuàng)立了可控溶液燃燒合成難熔金屬和氮化物反應(yīng)體系和工藝，制備出粒徑小于 50nm 的高分散近球形氮化鋁和鎢基粉體。創(chuàng)立了“氣流分級(jí)分散-等離子球化”粉體改性技術(shù)，制備出滿足精密多孔陰極需要的細(xì)粒徑窄分布（5±2μm）球形鎢粉。3. 發(fā)明了適合不同材料的粘結(jié)劑體系及成形和高效脫脂工藝。提出基于聚合物功能基團(tuán)的多組元粘結(jié)劑設(shè)計(jì)原理，創(chuàng)立了兩相流協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)模型，闡明了兩相分離和缺陷產(chǎn)生的不確定性機(jī)制，發(fā)明了殘?zhí)夹汀⒌蜌埩粜秃透哒承哉辰Y(jié)劑體系，有效解決了坯體兩相分離、變形、增氧、缺陷等控制難題，產(chǎn)品尺寸精度達(dá)到±0.2%。4. 發(fā)明了多孔脫脂坯強(qiáng)化燒結(jié)致密化和組織性能精確調(diào)控技術(shù)。提出金屬鎢的低溫?zé)o壓活化燒結(jié)致密化理論和鈍化處理孔隙結(jié)構(gòu)精確調(diào)控技術(shù)，突破了高致密度鎢的細(xì)晶化和多孔鎢的孔隙均勻化技術(shù)瓶頸，燒結(jié)金屬鎢電極的晶粒尺寸僅 570nm，抗電子轟擊性能提高 2 個(gè)數(shù)量級(jí)，多孔鎢的活性物質(zhì)填充量提高 20%；綜合利用液相燒結(jié)和殘?zhí)肌懊撗酢痹恚鉀Q了氮化鋁高致密化、晶界相控制和晶格凈化等難題，熱導(dǎo)率高達(dá) 248W·m-1·K-1。項(xiàng)目授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利 60 項(xiàng)、實(shí)用新型專利 65 項(xiàng)，申請(qǐng) PCT 專利 2 項(xiàng)，軟件著作權(quán) 6 項(xiàng)，合作出版著作 5 部，發(fā)表 SCI 論文 104 篇。項(xiàng)目引領(lǐng)了粉末注射成形行業(yè)發(fā)展，建成了世界規(guī)模最大的粉末注射成形生產(chǎn)線。科技成果評(píng)價(jià)專家組認(rèn)為：“創(chuàng)新性強(qiáng)，屬于重要的軍民兩用技術(shù)”；“為我國(guó)國(guó)防先進(jìn)武器和民用工業(yè)領(lǐng)域研制和生產(chǎn)了多種關(guān)鍵零件”；“應(yīng)用成效明顯，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。獲教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 2 項(xiàng)、中國(guó)有色金屬工業(yè)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 1項(xiàng)。成果推廣應(yīng)用于 20 余家企業(yè)，建成生產(chǎn)線 47 條。近三年，新增銷售 54.09億元，新增利潤(rùn) 7.05 億元，多種產(chǎn)品解決了國(guó)防裝備建設(shè)和研發(fā)的“卡脖子”問(wèn)題，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

作為機(jī)器基礎(chǔ)件的齒輪近幾年來(lái)在向高速、低噪聲、高可靠性發(fā)展。為適應(yīng)發(fā)展的要求，幾乎所有的高速齒輪都采用高精度，硬齒面，齒廓和齒向修形。成形磨齒機(jī)在齒廓修形和齒向修形具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足高階復(fù)雜修形要求，使得這種現(xiàn)代先進(jìn)方法成為磨齒機(jī)發(fā)展的主要方向。本項(xiàng)目在漸開(kāi)線齒輪成形磨齒工藝軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中考慮了軸齒輪，盲端齒輪等特殊齒輪情況，對(duì)于高階復(fù)雜修形齒面計(jì)算、砂輪截形優(yōu)化、三維磨削過(guò)程可視化、基于KBE技術(shù)的齒輪工藝參數(shù)智能化管理等技術(shù)難題，進(jìn)行了重點(diǎn)開(kāi)發(fā)。并在齒輪動(dòng)態(tài)性能預(yù)測(cè)及噪聲控制軟件部分實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，軟件可實(shí)現(xiàn)齒輪噪音對(duì)比預(yù)測(cè)，并能優(yōu)化齒輪參數(shù)，以降低齒輪運(yùn)行時(shí)振動(dòng)噪聲目的。此功能的開(kāi)發(fā)大大縮短了齒輪加工工藝調(diào)整周期，形成了一體化智能成形磨齒系統(tǒng)。L300G多功能數(shù)控成形磨齒機(jī)整體采用臥式布局，以適應(yīng)盤形齒輪和軸類齒輪加工。機(jī)床的特點(diǎn)是機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱可靠輕易；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、修整系統(tǒng)都有NC數(shù)控軸控制；人機(jī)操作方便、可視化強(qiáng)，結(jié)合KBE技術(shù)對(duì)齒輪工藝數(shù)據(jù)智能化管理，即可完成齒輪齒向任意修正；磨削時(shí)冷卻液都采用高壓供給并有真空過(guò)濾以及油霧分離裝置；具有較高的加工精度，本機(jī)床能達(dá)到GB10095-88 3級(jí)，表面粗糙度達(dá)Ra0.4μm，齒輪周節(jié)累計(jì)誤差達(dá)到2級(jí)。成形磨齒機(jī)適合于單件小批量生產(chǎn)，又適合大批量生產(chǎn)，加工效率較高，在加工相同精度和規(guī)格的齒輪性價(jià)比明顯高。另外，本機(jī)床在漸開(kāi)線齒輪成形磨齒工藝軟件基礎(chǔ)上，相繼進(jìn)行了擺線齒輪、軸外圓、花鍵、蝸輪磨削工藝軟件的開(kāi)發(fā)，真正實(shí)現(xiàn)了“一機(jī)多用”的多功能磨齒機(jī)開(kāi)發(fā)，這也是綠色制造技術(shù)的集中體現(xiàn)。

本發(fā)明屬于零件成形制造相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其公開(kāi)了一種電磁漸 進(jìn)柔性復(fù)合成形方法，其包括以下步驟：提供包含有放電組件、型面 由多個(gè)離散的基本體組成的多點(diǎn)支撐模具及四個(gè)液壓缸的電磁成形裝 置；調(diào)整基本體以形成頂層型面，液壓缸通過(guò)移動(dòng)以壓緊板件；放電 線圈沿著頂層型面逐次移動(dòng)，放電組件隨著放電線圈的移動(dòng)逐次放電， 板件逐漸朝遠(yuǎn)離放電線圈的方向運(yùn)動(dòng)，直至板件與頂層型面相貼合； 重新調(diào)整基本體的高度以形成新的頂層型面后，并重新夾緊

本發(fā)明公開(kāi)了一種電磁漸進(jìn)成形方法，該方法采用分層方式， 自下而上逐層成形，每次成形只成形局部位置，不斷擴(kuò)大貼模范圍， 直至完成整個(gè)工件的成形；然后再進(jìn)行整形，以提高板料的成形質(zhì)量， 最終得到厚度分布均勻，得到表面質(zhì)量好的殼體零件。整形可以采取 矯形線圈或矯形線圈加集磁器的方式進(jìn)行。本發(fā)明通過(guò)分層成形后使 板料流動(dòng)增加，抑制了局部的減薄現(xiàn)象；同時(shí)，本發(fā)明可以解決電磁 漸進(jìn)成形中由于失穩(wěn)起皺導(dǎo)致的板料波浪起伏的現(xiàn)象，有利

我國(guó)的大飛機(jī)發(fā)展計(jì)劃，為我國(guó)鋁合金的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。飛機(jī)的60-75%的構(gòu)件是鋁合金。航空鋁合金是鋁合金中高技術(shù)含量，高投資，高附加值產(chǎn)品。我國(guó)的C919客機(jī)已下線，但是該飛機(jī)所用的材料主要依賴進(jìn)口，急需國(guó)產(chǎn)化。同時(shí)我國(guó)軍用飛機(jī)的大型鋁合金材料依然不能滿足軍機(jī)發(fā)展的需要。最近，國(guó)務(wù)院和中央軍委大力倡導(dǎo)“民參軍”，鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)參加國(guó)防軍工生產(chǎn)。所以該項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)20萬(wàn)噸鋁合金板帶生產(chǎn)線，其中航空鋁合金板帶5萬(wàn)噸，其余為工業(yè)中厚板。 該項(xiàng)目采用了東北大學(xué)發(fā)明的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)-1）電磁-氣刀連鑄技術(shù)；以解決高質(zhì)量錠坯制備，這一制約航空鋁合金發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，和2）鋁合金電流場(chǎng)熱處理技術(shù)，包括電流場(chǎng)均化和電流場(chǎng)固溶時(shí)效，在降低成本的同時(shí)，保證材料的性能，均有較高的效益。 一般客機(jī)自重為30噸左右，戰(zhàn)斗機(jī)為10-20噸，大型運(yùn)輸機(jī)為60-80噸，其中60-70%為鋁合金，則按一架飛機(jī)平均自重30噸估算，約需鋁合金20噸左右，則需要的鋁合金材料為200噸左右，80-90%被加工掉。如果我國(guó)飛機(jī)材料能達(dá)到500架/年，這需要10萬(wàn)噸鋁合金。由于現(xiàn)在飛機(jī)大部分部件都采用板材機(jī)加工方法，所以板材要占80%，既8萬(wàn)噸。 同時(shí)我國(guó)的戰(zhàn)車、炮車、軍車等正在實(shí)現(xiàn)輕量化，也需要航空鋁合金，預(yù)測(cè)每年要達(dá)到30-50萬(wàn)噸。 同時(shí)，該生產(chǎn)線還可以生產(chǎn)民用中厚板，包括罐車、動(dòng)車車廂、鋁合金煤車等，預(yù)測(cè)需要30-50萬(wàn)噸。 因此包括航空鋁合金在內(nèi)，我國(guó)每年鋁合金中厚板的需求量可以達(dá)到80-100萬(wàn)噸，且隨著我國(guó)飛機(jī)制造和高鐵發(fā)展，需求量還會(huì)增加。 招商方向引導(dǎo) 金屬結(jié)構(gòu)材料，輕合金加工行業(yè)。可以新建，也可以在原鋁合金加工廠改造升級(jí)。

以自主開(kāi)發(fā)的超細(xì) / 納米 WC 類復(fù)合粉末為原料，基于目前國(guó)內(nèi)企業(yè)常用燒結(jié)設(shè)備，開(kāi)發(fā)出特色燒結(jié)工藝，制備出不同粘結(jié)相含量和晶粒尺寸級(jí)別、性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的系列超細(xì)晶硬質(zhì)合金塊體材 料， 平均晶粒尺寸 200 － 500nm，硬度 HRA 90 － 93.5，斷裂韌性 12.0 － 20.0MPa.m1/2，橫向斷裂強(qiáng)度4500 － 5200MPa，性能得到國(guó)際著名硬質(zhì)合金企業(yè)和國(guó)內(nèi)權(quán)威資質(zhì)機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)定。利用真空燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)等技術(shù)，結(jié)合原料粒徑匹配和燒結(jié)工藝優(yōu)化，制備出平均晶粒尺寸>8μm  的組織均勻、性能穩(wěn)定的超粗晶硬質(zhì)合金塊材，具有硬度 > HRA 90.0、斷裂韌性 >15.0 MPa.m1/2 的優(yōu)良力學(xué)性能。