作為當(dāng)代科學(xué)和工業(yè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，材料成型從20世紀(jì)80年代便被看作是推動經(jīng)濟(jì)進(jìn)入21世紀(jì)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(xiàng)緊張專業(yè)技術(shù)，在近年來有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展，從而有用地推動了材料成型的學(xué)科發(fā)展。

    所謂材料成型，顯而易見成型工藝便是此項(xiàng)科學(xué)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(xué)性能，更緊張的是能否充分行使材料的特點(diǎn)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(xué)性能等研究熱加工過程中相干生產(chǎn)工藝，從而進(jìn)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(jìn)步，細(xì)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(xì)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(jī)靜子葉片，采用細(xì)密鑄造。

二、焊接工藝

     焊接作為當(dāng)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(shí)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?xì)怏w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(jī)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(diǎn)發(fā)展趨勢。

三、鍛壓工藝

     鍛壓實(shí)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(dá)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(jī)輔助體系漸漸彰顯出其緊張作用。行使計算機(jī)輔助設(shè)計與制造模具及實(shí)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(jìn)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(xué)則是材料科學(xué)與工程的緊張內(nèi)容,它對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國防力量的加強(qiáng)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(dá)1200萬噸,位居世界第二。
     材料成型加工技術(shù)是汽車、機(jī)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(jī)的葉輪高5.5米、直徑10.6米、重520噸,只有采用鑄、焊復(fù)合技術(shù)才能制造,目前尚依靠進(jìn)口。例如,無論軍用或民用飛機(jī)中的燃?xì)廨啓C(jī)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(jì)及參與全球競爭,在振興制造業(yè)的同時,必須增強(qiáng)材料成型加工技術(shù)與科學(xué)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(fèi)能源低、污染少。21世紀(jì)高新技術(shù)的出現(xiàn)將進(jìn)一步導(dǎo)致材料成型加工技術(shù)與科學(xué)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(jī)薄壁鋁合金缸體鑄件的新方法。出現(xiàn)了液壓塑性成型、細(xì)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?xì)廨啓C(jī)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(fù)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(fù)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(jī)技術(shù)的發(fā)展,計算材料科學(xué)已成為一門新興的交叉學(xué)科,成為除實(shí)驗(yàn)和理論外解決材料科學(xué)中現(xiàn)實(shí)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(xué)的前沿研究領(lǐng)域。據(jù)報道,模仿仿真技術(shù)可進(jìn)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(dāng)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(biāo),而微觀組織模仿(從毫米到微米尺度)則是新的研究熱點(diǎn)。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(jìn)度計劃和用戶要求)。在設(shè)計階段同時進(jìn)行工藝CAD、成型加工過程的計算機(jī)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(fèi)用達(dá)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(jī)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(jī)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(qiáng)，人們在研制新型材料的動力和能力將變得越發(fā)強(qiáng)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(rèn)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(qiáng)調(diào)其生產(chǎn)過程中的能源消費(fèi)、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(fèi)、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。