新工艺材料（精选12篇）
新工艺材料 篇1
为满足汽车节能、环保、安全、舒适的要求, 实现轻量化、高强度、高性能的目标, 构成汽车的材料也发生了巨大的变化。车身从最初的普通钢板到后来的高强度钢板、激光拼焊板, 再发展到非金属材料如工程塑料和碳纤维等, 发动机和变速器缸体缸盖已经从灰铸铁发展到铝合金, 还有一些零部件如发动机内的连杆、活塞销、进气门等零件采用了塑料。新材料的应用为汽车轻量化、节能减排做出了突出贡献, 同时也促进了新材料加工工艺的进展, 请关注本期策划:汽车行业的“新材料新工艺”。
新工艺材料 篇2
彩色沥青混凝土路面的研究与应用可追溯到20世纪50年代，从欧美等国家开始研究，这种路面不仅可以与道路周围的建筑艺术更好地协调，而且还可以起到美化城市和诱导交通的作用，并且还能体现出一个国家或一个城市的特色和风格，提升整个城市的形象和功能，显示出现代化都市的气派和魅力。在这方面的探讨我国开始于80年代初，但在道路上应用尚少。近几年才作为一种新型的铺面技术，为营造交通的时代气息，在公路、道路或广场上等场所越来越多的使用。
二、彩色沥青混凝土路面的概述
1、彩色沥青混凝土路面的定义：
所谓彩色沥青混凝土路面是指脱色沥青与各种颜色石料、色料和添加剂等材料在特定的温度下混合拌和，即可配置成各种彩色的沥青混合料，再经过摊铺、碾压而形成具有一定强度和路用性能的彩色沥青混凝土路面。
2、彩色沥青混合料的技术指标：
（1）胶结料（彩色沥青）的主要技术指标应达到GB 50092-96重交通沥青AH-50（非机动车道也可用AH-90）的标准。即针入度（25℃）：40~60，延度（15℃）80，软化点（环球法）：45~55。
（2）细粒式彩色沥青混合料的马歇尔稳定度7.5kN,流值为20~40。细粒式AC10彩色沥青混合料的马歇尔稳定度为11.9kN,流值为30。
3、彩色沥青混凝土路面主要性能特点：
（1）具有良好的路用性能，在不同的温度和外部环境作用下，其高温稳定性、抗水损坏性及耐久性均非常好，且不出现变形、沥青膜剥落等现象，与基层粘结性良好。
（2）具有色泽鲜艳持久、不退色、能耐77℃的高温和-23℃的低温，维护方便。
（3）具有较强的吸音功能，汽车轮胎在马路上高速滚动时，不会因空气压缩产生强大噪音，同时还能吸收来自外界的其他噪音。
（4）有良好的弹性和柔性，脚感好，最适合老年人散步，且冬天还能防滑，再加上色彩主要来自石料自身颜色，也不会对周围环境造成大的危害。
三、彩色沥青混凝土的拌和及其路面施工介绍
1、混合料拌和应注意与普通沥青混合料的拌和的以下几个不同事项：
1）拌和前,应将搅拌站的拌和缸和沥青输送管道、运输车、施工机械设备等清洗干净。
（2）为使生产目标配合比能最大限度地接近设计配合比，原材料性能应稳定。
（3）添加色粉需考虑其对环境的影响，因为色粉比重大、在混合料中具有着色、分散、吸附、稳定、增粘作用。
（4）拌和温度应控制在160℃~170℃，拌和时间比普通时间多10s,出料后应及时检查粒料和颜色是否均匀。
2、混合料摊铺：
首先，检查下基层的是否坚实、平整、洁净，同时检查摊铺、压实机械是否处于良好的工作状态；
接着，清扫基层，喷洒0.3-0.5kgm2的乳化沥青。提高界面粘结力和减少雨水渗到路面结构；
然后，严格按照松铺标高用垫块将熨平板垫好，确保起始摊铺厚度满足要求；严格控制摊铺机的工作速度（速度范围：2.0~2.5mmin），确保摊铺连续；
最后，全幅摊铺，不间断一次性成型，并及时碾压。达到色泽一致、粒料均匀、美观。
3、混合料压实成型：
（1）路机械选择：根据工程的工程量大小、施工场地复杂情况，选择的压路机的型号、功率和台数。不宜用轮胎压路机，因为对路面才生污染和粘料。
（2）压组合方式：同样分初压、复压、终压3个阶段进行。初压温度应控制在130℃~145℃，终压温度不低于70℃，按紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行碾压。
首先根据试验段摊铺后结果，确定碾压组合方式；
然后，由重型压路机将路面静压1遍后，在带轻振进行碾压1遍，即完成初压；
接着，由轻型压路机来完成复压的主要工作，视现场情况决定碾压的遍数，直至压实；
最后,路面温度降低至80℃时开始终压，用重型压路机静压1-2遍，直至完全消除轮迹。
（3）压实过程中应注意的细节：
①钢轮进行适当的润滑，避免钢轮压路机的粘料现象。建议在压路机的水箱中加入适量洗衣粉（0.15kgm3）。,由轻型压路机碾压靠近路缘石15CM的区域。
③确定碾压设备清洁后方可允许进行碾压，为防止彩色沥青面层受污染。
四、彩色沥青混凝土路面技术的优点与应用及发展
1、彩色沥青混凝土路面技术的具有2大优点：
（1）具有美化城市、改善道路环境，展示城市风格效果，具体应用于城市街道、广场、风景区、公园和旅游观竟色道等地。
（2）具有诱导车流，使交通管理直观化的作用，具体应用于区分不同功能的路段和车道，以提高驾驶员的识别效果，增加道路的通行能力和交通安全。
彩色沥青混凝土路面在国外应用最典型的有：日本被九州市199号国道（街道段），靠边的两侧车道铺成铁红色路面；法国巴黎东北路，有一段长约30km的公路，路面是蓝色；荷兰阿姆斯特海牙、鹿特丹等城市在人行道上都设有1.5~2.0m的铁红色沥青路面自行车道；英国伦敦白金汉宫前的林荫大道全部铺成铁红色的路面等等。
彩色沥青混凝土路面在国内应用最典型的有：厦门市大道约4km两侧非机动车道和环岛路旅游观景道；北京市长安街延线、路新大成彩色篮球场和石景山游乐场；沈阳植物园彩色游览路、植物园彩色游览路（二期）、路达彩色屋顶、华星中学彩色操场和沈阳市北京街、北陵大街彩色景观路；上海市肇家浜路和太原路的慢车道、成都市数百米的提督街、武汉的江滩将建起8m宽的机动车道、烟台市滨海中路彩色观景路、广州黄埔大道与车陂路口到广园东快速干线宝蓝色的立交人行道、辽宁大厦彩色广场和南京升州路人行道等等。
目前我国彩色沥青混凝土路面已经成功地在厦门、广州、宁波、桂林、烟台、北京等20多个城市进行了铺设，效果颇佳，深受世人的好评。
2、彩色混凝土路面技术的发展：目前国外重点是对彩色沥青及其混凝土路面技术产品系列和品种的研究，具体在以下几方面：
（1）胶结料（彩色沥青）生产途径从传统里减压脱质向利用现代工业石油化工产品调配出与沥青性能相当的聚合物浅色胶结料（彩色沥青）发展，并研制开发了一红、黄、蓝、绿、驼色（本色）为主的色的系列彩色沥青，其色彩、性能更加优良，寿命更长。
（2）彩色沥青混凝土的生产和施工工艺也得到了不断改进，取得了很大的成就，已先后铺设和开发了红、黄、蓝、绿等10多种彩色沥青混凝土路面和生产技术及其路面施工的工艺流程，形成了一套完整的彩色沥青混凝土路面应用技术。
（3）在彩色沥青混凝土材料里掺入夜间能发光的材料如玻璃珠。发光效果更好，使道路在夜间更醒目，针对我国公路网线复杂，车辆众多的情况，具有很高的实用价值。
（4）另一种技术是彩色慢裂快凝乳化沥青稀浆封层。它是将彩色沥青与稀浆封层技术结合在一起的彩色稀浆封层铺设，由于薄层罩面，无需对原有路面进行铣刨等前期处理，所以施工方便，降低了彩色沥青路面成本。该技术填补了国内空白，适合城市施工，具有很高的发展价值。
学生工艺品材料店 篇3
这个行业从做生意的角度分析，是永远不会落伍的生意，因为中、小学生的数量不会减少；从科普的长远角度来看，工艺材料寓教于工，可培养学生的动手能力和运用知识的能力。总之，这是一个值得推广的行业，同时也是前途无量的生意。
地点选择：
开设这类店铺，最佳的地点是大、中型文具商场旁边和校园附近，其次是学生经常出入的少年宫、文教中心和青少年活动中心。学生们上学、放学必经之地的街道、马路等地点也可开设工艺材料店。另外一个比较保险的方法是与玩具销售商、文具销售商共享店面，这样可以收到相辅相成的功效，彼此商品种类互补性强，也更容易吸引学生。
店面布置：
学生工艺材料店约需5-8平方米的面积。因为工艺材料多为小巧玲珑的小玩意，所以面积大小要求不高。店面布置要突出学生特色，墙上挂着用各种模型装配成的物品，并采取敞开式经营的布局，让小顾客有足够的时间观赏成品，由此产生购买欲望。
价格品种：
基于高中生、初中生和小学生存在的各种差异：年龄、知识面、知识深度、思维角度，他们所需的工艺材料也应有所区别，其技术含量、操作难易程度及复杂程度、式样应分为初级、中级和高级三大类别，分别面向小学生、初中生和高中生销售，单价以10-100元不等。
就学生工艺材料的性质而言，它们都属于手工制作的范围之内，目的是提高学生的课本知识运用能力和动手能力，主要品种为各种模型组装配件，如万花筒、书架、小信箱、贮钱盒、音乐盒等简单的小玩意，可适合小学生；复杂一点的有温度计、晴雨表、风速计、望远镜、照相机、晶体管收音机、电动飞机等等，主要针对初中生和高中生销售。
上述这些模型按照所用材料划分，有塑料、硬纸、金属、木质、橡胶，有的配件为微型的小电机、电路、齿轮、传送带和控制杆等。从中可以看出，模型装配以后，它不是市面上出售的玩具，而是开发学生智力、增强他们的实际运用能力的课外手工制品。
学生工艺材料店的另外一种重要商品是动物和植物标本，如塑料昆虫标本和叶脉书签，价格由3-10元不等。城镇里长大的孩子，对自然界的生灵怀有天生的浓厚兴趣，动植物标本是他们认识自然界的最好媒介。经营学生工艺材料店，这两样东西是不能缺少的。
销售学生劳作工艺材料，开业前必须对这个行业有一定的认识和了解。比如小学几年级适合哪种类型的材料，几年级学生的能力可以胜任独立装配电动和机械模型。店主对结构比较复杂的模型须详细了解它的组装和修理，这是因为学生自行装配时一定会出现许多无法解决的难题，到时必定会前来询问，经营者给予解答并帮助排除故障，必定使小顾客心存感激，下次再来光顾。
特别是那些七八岁的小学生，由于表达能力的欠缺，他们组装模型出了毛病都不知道怎样描述，所以店主应态度和蔼地耐心指教，帮助他们找出原因后排除故障。经营者赢得小主顾的信任后，等于赢得了他的同学和朋友的信任，你的口碑很快会传遍学校，生意即可扩大。
有人认为做学生的生意，每逢寒暑假销售额将下降许多，但工艺材料在假期会更好销，因为学生们有了更多的课外时间进行手工制作活动，届时经营者应准备充足的货源，以备供应。
开张成本：
开设一家5平方米的学生工艺材料店，首期店租约需750元，设备购置、柜台、计量工具、修理工具约需500元，首批进货约需2000元，其它杂费支出约需2050元，共计开张成本为5300元。
盈利前景：
煤矸石活化制作吸附材料新工艺 篇4
首先将煤矸石按以下程序进行处理:原始煤矸石→粉碎→磨细→高温焙烧, 在500℃～800℃焙烧1.5至2.5小时;在98℃下, 取浓度为95%～98.5%的硫酸加入一定量煤矸石, 配制成固液比为1∶1.8～2.2 (煤矸石的质量与硫酸体积之比) (g/m L) , 于恒温水浴锅中加热至46℃～52℃, 对煤矸石进行活化, 然后用离心机进行固液分离;将分离出的固体物放到烘箱中加热到95℃～105℃, 烘干4至6小时;烘干后的煤矸石即可用于处理造纸废水中的CODCr。
通过用硫酸对煤矸石进行活化处理, 可以将煤矸石转变为一种新的复合材料, 煤矸石的体积发生膨胀, 产生大量的微小空穴, 这种活性的γ-Al2O3能与稀酸发生反应生成具有吸附性能的胶状物质, 从而极大地提高了煤矸石的吸附性能。实验表明, 使用改性后的煤矸石处理造纸废水, 不仅成本低, 而且可以达到国家造纸废水排放CODCr的含量标准。
联系人:冯有利
地址:河南省焦作市河南理工大学
新工艺材料 篇5
1绪论
材料加工工艺(第2版)
1.1材料加工工艺在制造业中的地位
材料加工工艺（materials processing technology）又称材料成形技术，是金属液态成形、焊接、金属塑性加工、激光加工及快速成形、热处理及表面改性、粉末冶金、塑料成形等各种成形技术的总称。它是利用熔化、结晶、塑性变形、扩散、相变等各种物理化学变化使工件成形，达到预定的机器零件设计要求。材料加工成形制造技术与其他制造加工技术的重要不同点是工件的最终微观组织及性能受控于成形制造方法与过程。换句话说，通过各种先进的成形加工工艺，不仅可以获得无缺陷工件，而且能够控制、改善或提高工件的最终使用特性。材料加工工艺与机械切削加工方法不同，在加工过程中机器零件不仅会发生几何尺寸的变化，而且会发生成分、组织结构及性能的变化。因此材料加工工艺的任务不仅要研究如何获得必要几何尺寸的机器零部件，还要研究如何通过加工过程的控制而使零件具有设定的化学成分、组织结构和性能，从而保证机器零部件的安全性、可靠性和寿命。
图11材料科学与工程四要素
关系三角锥
材料的使用性能取决于材料的组织结构和成分，然而材料的应用最终取决于材料的制备与成形加工。因而，材料的成形加工工艺是制造高质量、低成本产品的中心环节，是材料科学与工程四要素中极为关键的一个要素（图11），也是促进新材料研究、开发、应用和产业化的决定因素。
材料加工技术不仅在机械电子工业领域、而且对制造业中的纺织工业、资源加工业及其他工业领域都起着重要作用。机械工业是国民经济的支柱产业。我国机械工业近年来取得了飞速的发展。根据中国机械工业联合会提供的统计数字,2006年我国机械工业的工业增加值占同期国内生产总值(GDP)的6.86%,国际上通常认为： 当一个产业的增加值超过国内生产总值的5%即为支柱产业，我国机械工业长期以来高于此值。我国的机械工业无论产值、利润、新产品产值、进出口总额都在我国有着重要地位。
2006年，我国机械工业总产值突破5万亿元大关，全行业连续4年以20%以上的增幅快速发展。在主要机械产品中，2006年发电设备产量为1.1亿千瓦，比2005年创造的9200万千瓦的历史纪录又增加了1800万千瓦。汽车产量为728万辆，比上年增长27.6%，已超过德国，仅次于美国、日本，居世界第三位。金属切削机床，按销售额计仅次于日本、德国，居世界第三位。在其他重要机械产品中，产量已居世界第一位的还有大中型拖拉机、铲土运输机械、数码相机、复印机械、塑料加工机械、起重设备、工业锅炉、变压器、电动工具、金属集装箱、摩托车等。
以铸造、塑性加工、焊接、热处理、电镀为代表的材料成形与改性加工技术是国民经济的基础制造技术，它所提供的产品零件具有精密化、轻量化、高质量和高精度、形状复杂、生产效率高的特点，同时又能做到材料和能源消耗少、污染低，节约资源和能源，是一种可持续发展的技术。它对我国国民经济的发展和国防力量的增长起着重要作用，占有重要地位。在汽车、石化、钢铁、电力、造船、纺织、装备制造等支柱产业中，铸件都占有较大的比重。全世界钢材的75%要进行塑性加工，65%的钢材要用焊接得以成形，80%以上的零件需经过热处理提高其性能； 汽车重量的65%以上仍由钢材、铝合金、铸铁等材料通过铸造、塑性加工、焊接、热处理等加工方法而成形。
铸造是制造业的基础，也是国民经济的基础产业，各行业都离不开铸件，从汽车、机床到航空、航天、国防以及人们的日常生活等都需要铸件。汽车中铸件重量占整车重量的19%（轿车）～23%（卡车）； 手机、笔记本电脑和许多照相机、录像机的壳体都是铝镁轻合金铸件。我国铸件总产量2007年已达3127万t，超过美国和日本铸件年产量的总和，占世界产量的30%。我国铸件出口数量呈逐年递升趋势，目前每年铸件出口总量占铸件总产量的1/10左右。我国也是世界塑性成形的第一大国，我国锻造、冲压、零件轧制成形超过2000万t。我国生产大型锻件的能力和拥有自由锻造水压机的数量、压力等级及大型锻件生产能力等均已跨入世界大型锻件生产大国之列。通过技术引进、技术改造和科技创新，我国大型锻件的生产技术水平大大提高，能提供如300MW核电机组及火电机组成套锻件和轧钢设备等用大型锻件，已具备走向国际市场的能力。
我国2007年粗钢产量达到4.8966亿t，成品钢材5.6894亿t，成为世界最大的钢生产与消费国，而焊接结构的用钢量也相当于美国或日本一年的钢产量，成为世界上最大的焊接钢结构制造国。
我国每年钢材热处理的总重量约为全国钢材总产量的30%，年实际热处理生产量超过1亿t。我国现有热处理厂点约为2余万家，主要分布在钢铁和机械行业中。
世界制造业的发展史告诉我们，要制造一部好的机器，不仅需要好的设计，更重要的是靠良好的制造工艺来保证，特别是要保证有好的零件毛坯； 用劣质的、不良的毛坯是无法装配出优质的产品来。现在我国生产的汽车质量与工业发达国家相比仍有较大的差距，其原因主要不在于设计水平，而在于制造工艺水平较差； 汽车的使用寿命、耗油量、可靠性、安全性等无不与毛坯的制造工艺水平有密切关系。所以，材料加工工艺在制造业中占有非常重要的作用。
1.2材料加工工艺的展望
展望未来，材料成形制造技术一方面正在从主要制造毛坯向直接制造成工件即精确成形或称净成形工艺的方向发展； 另一方面为控制或确保工件质量，成形制造技术已经从主要凭经验走向有理论指导的生产过程，成形制造过程的计算机模拟仿真技术已经进入实用化阶段。近年来，精确铸造成形技术发展迅速，方法繁多，在诸多的工业领域中，轿车铸件的生产往往最集中地反映了精确铸造成形技术发展的新动向。为了提高轿车的运行速度和节约能源，轿车铸件生产朝着轻量化、精确化、强韧化和复合化方向发展。国外正在研究3mm壁厚的灰铸铁缸体，3mm壁厚的耐热合金钢排气管和2.0～2.5mm壁厚的球墨铸铁件。扩大铝镁合金的应用是轿车工业的重要发展趋势，国外汽车材料铝合金用量以每年10%的速度递增。日本全部轿车缸盖已采用高强度铝合金生产，预计越来越多的汽缸体也将采用铝合金生产。国外已经提出从近精确成形铸造向精确成形铸造发展。为了实现这一目标，除继续发展低压铸造及压力铸造等工艺外，各种新一代精确铸造成形技术应用也更加普遍，水平更高。与此同时，各种铸造工艺的复合、传统铸造合金与新型工程材料的复合成为铸造生产的另一重要动向。21世纪的金属塑性成形产品将朝着轻量化、高强度、高精度、低消耗的方向发展。同时，要有效地利用能源、改善环境。加工材料仍会是以汽车业为代表的大规模制造业所用的材料为主，但也有难加工的高价格材料的塑性成形。上述客观需求将汇聚在精确塑性成形这个焦点上。1997年，我国的锻件年产量为253万t，其中模锻件占151万t,占锻件总产量的59.6%。而1991年日本锻件年产量就已达到243万t，其中，模锻件占70%，而冷温精锻件（不包括传统的紧固件和轴承）估计为70万t/年。展望21世纪，焊接技术仍将是金属与非金属材料重要的成形制造技术之一，从而也是先进制造技术领域的重要组成部分。精确焊接成形、特种材料及特种环境下的焊接技术、焊接过程的智能控制、胶接与复合材料构件的成形是当今世界焊接技术的主要发展趋势。焊接生产自动化将突出表现为生产系统的柔性化和焊接控制系统的智能化。
随着金属间化合物材料、金属基复合材料、各种新型功能材料、超导材料等高新技术材料的不断出现，传统的加工方式或多或少地遇到了困难。与新的材料制备和合成技术相适应，新的加工方法成为材料加工研究开发的一个重要领域。材料制备和材料加工一体化是一个发展趋势。新材料的发展与新的成形加工技术密切相关。因此，要使材料达到极端状态，则往往要改变材料的原有属性。从新材料的合成与制造来看，往往利用极端条件作为必要的手段。如超高压、超高温、超高真空、极低温、超高速冷却及超高纯等。
激光加工技术多种多样，包括电子元件的精密微焊接、汽车和船舶制造中的焊接、坯料制造中的切割、雕刻与成形等。有不同种类的表面改性处理方法，如热处理、表面修整、合金化、打标等，使用的激光器主要是大功率CO2激光器、YAG激光器。
纳米材料是现代材料科学的一个重要的发展方向。作为新的结构功能材料的纳米材料，其未来的应用在很大程度上取决于纳米材料零件的成形技术的发展，以保证纳米微结构的稳定性，保留成形加工后的纳米团组良好的机械、磁学、固化性能等。
计算机技术的发展引起了机械制造工业一场新的革命。计算机模拟仿真或称计算机辅助工程（CAE），并行工程技术及虚拟制造技术的相继出现为成形制造技术注入了新的活力。计算机模拟仿真是在人类的大量生产实践与实验研究基础上，建立物理及数学模型，充分利用计算机的强大计算功能而发展起来的多学科交叉的学科前沿领域。因此，在大力发展成形制造过程仿真研究的同时，仍然要重视成形制造过程的机理及基础理论的实验研究。并行工程的出现正在改变着制造工业的企业结构和工作方式，而材料成形制造过程模拟技术将成为与产品设计开发和制造加工紧密相连、必不可少的重要环节。
环境与资源是当今世界的两个重大课题。遵循“减量化、再循环、再利用和再制造”的4R原则，实现可持续发展，这也是摆在材料加工领域的重要课题，所谓集约化制造和清洁生产是指整个制造生产过程中应满足对环境无害、合理使用和节约自然资源、依靠科学技术得到最大的产出和效益等几个要求。因此，在材料加工工艺的应用和发展中，必须充分重视环境保护和资源的合理利用，体现“以人为本”的思想，包括对企业周边环境和工人作业环境、安全的保障。
1.3“材料加工工艺”课程的任务
“材料加工工艺”课程的任务是讲授材料加工的一些主要方法及其相关的工艺装备，使“材料成形与控制工程”专业或相近专业的学生对材料加工领域的技术现状和发展趋势有一个较为系统和全面的了解。与本门课程同时（或先后）讲授的另一门课——“材料加工原理”则主要阐述材料加工过程中的内在规律和物理本质，从而揭示材料加工过程中所出现的共性现象。这两门课程都是“材料加工工程”类专业学生所必须掌握的专业基础知识。由于学时的限制，本书不可能介绍所有的加工方法，只能有重点地介绍一些常用的方法，对其他方法只作简单介绍，学生如有兴趣或需要，可以通过查阅有关书籍或选修课来了解。配合本门课程和“材料加工原理”开设的“材料加工系列实验”则向同学提供了亲自动手的机会，通过一系列实验加深对各种工艺的感性认识和对课程的理解； 同时还可以了解由于篇幅和时间的限制在教材和课堂上没有介绍的其他材料加工工艺。参考文献
1柳百成，沈厚发.21世纪的材料成形加工技术与科学.香山科学会议第184次学术讨论会.北京，2002,1
2柳百成,李敏贤,吴浚郊,等.材料加工成形制造,国家自然科学资金优先资助领域战略研究报告——先进制造技术基础.北京： 高等教育出版社，1998,144～182
3石力开.新材料的发展趋势及其在我国的发展状况.科技成果纵横,1996（5），25～27
4中国工程院咨询研究项目.装备制造业自主创新战略研究.北京： 高等教育出版社，2007,12
5谢建新.材料加工新技术与新工艺.北京： 冶金工业出版社，2004，3
6柳百成主编.工程前沿，第1卷： 未来的制造科学与技术.北京： 高等教育出版社，2004,12
液态金属成形
2液态金属成形
材料加工工艺(第2版)
2.1概述
液态金属成形，通常也称铸造，是将液态金属注入铸型中使之冷却、凝固而形成零件的方法。所铸出的金属制品称为铸件。绝大多数铸件用作毛坯，需要经机械加工后才能成为各种机器零件； 少数铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，可作为成品或零件直接应用。2.1.1铸造生产的特点 1.适用范围广
铸造方法几乎不受零件大小、厚薄和复杂程度的限制，适用范围广，可以铸造壁厚范围为0.3mm～1m，长度从几个毫米到几十米，重量从几克到500多吨的各种铸件。铸件形状可以非常复杂，例如汽车发动机汽缸体铝合金铸件（图21）。
图21戴姆勒克莱斯勒12缸汽车发动机铝合金汽缸体铸件
2.可制造各种合金铸件
用铸造方法可以生产铸钢件、铸铁件、各种铝合金、铜合金、镁合金、钛合金及锌合金等铸件。对于脆性金属或合金，铸造是唯一可行的加工方法。在生产中以铸铁件应用最广，约占铸件总产量的70%以上。3.铸件的尺寸精度高
一般比锻件、焊接件尺寸精确，可节约大量金属材料和机械加工工时。4.成本低廉
铸件在一般机器生产中约占总重量的40%～80%，而成本只占机器总成本的25%～30%。成本低廉的原因是： ①容易实现机械化生产； ②可大量利用废、旧金属料； ③与锻件相比，其动力消耗低； ④尺寸精度高，加工余量小，节约加工工时和金属。2.1.2铸造方法 铸造方法有许多种，一个铸件到底选择什么铸造方法来制造，必须根据这个铸件的合金种类、重量、尺寸精度、表面粗糙度、批量、铸件成本、生产周期、设备条件等方面的要求综合考虑才能决定。表21是一些铸件基本尺寸的公差等级（CT），表22是各种铸造方法应用范围，可根据铸造企业的实际情况适当选择。在所有各种铸造方法中，砂型铸造是应用最广的方法，我国和世界范围内，大部分铸件（约为铸件总产量的60%～70%）是应用砂型铸造方法生产的，其次是熔模铸造、离心铸造、金属型铸造、压铸等铸造方法。因此，本章以介绍砂型铸造工艺为主，其他工艺方法为辅。
表21一些铸件基本尺寸的公差等级 mm
铸件基 本尺寸
铸件公差等级CT ***13141516 10 0.1 0.14 0.20 0.28 0.38 0.54 0.78 1.1 1.6 2.2 3 4.4 — — — —
0.15 0.22 0.30 0.44 0.62 0.88 1.2 1.8 2.5 3.6 5 7 10 12 16 20 400 — — — 0.64 0.90 1.2 1.8 2.6 3.6 5 7 10 14 18 22 28 4000 — — — — — — — — 7.0 10 14 20 28 35 44 56
注： 此表为一些铸件基本尺寸所对应的公差等级举例，详细内容见国家标准GB/T 6414—1999。
表22各种铸造方法应用范围
序 号
铸造工艺 适用合金 种类 铸件质量 范围 最小壁厚 /mm 铸件表面 粗糙度 Ra/μm 铸件尺寸 公差等级 CT 批量砂型铸造 不限 不限 3 12.5～100 8～10 不限壳型铸造 不限 几十克～ 几十千克 2.5 1.6～50 6～9 中、大批量 续表
序 号
铸造工艺 适用合金 种类 铸件质量 范围 最小壁厚 /mm 铸件表面 粗糙度 Ra/μm 铸件尺寸 公差等级 CT 批量熔模铸造
不限（主要是合金钢、碳钢、不锈钢）几克～ 几百千克 约0.5，最小孔径0.5 0.8～6.3 4～7 大、中、小批量金属型 铸造
不限（主要是非铁合金）几十克～ 几百千克 2～3(铝)5（铁）3.2～12.5 6～9 中、大批量低压铸造 非铁合金 几百克～ 几十千克 2（铝）2.5(铸铁)3.2～25 5～8 大、中、小批量压力铸造 非铁合金 几克～ 几十千克 0.3～1.0，2（铜）
1.6～6.3(铝)0.2～6.3(镁)4～8 大批量离心铸造 不限 管件、套筒类 最小内径8 1.6～12.5 —
大、中、小批量陶瓷型 铸造 钢、铁 中、大件 2 3.2～12.5 5～8 单件、小批石膏型 铸造
以非铁合金为主 几克～ 几百千克 约0.5，最小孔径0.5 0.8～6.3 4～7 大、中、小批量连续铸造 不限
坯料或型材 4 12.5～100 — 大批 11 真空铸造 不限 小件 5 — —
中、大批量挤压铸造 不限 几十克～ 几十千克 1 1.6～6.3 5 中、大批量消失模 铸造 不限 不限 2～3 3.2～50 6～9 不限
2.2金属的熔炼
液态金属的凝固成形，首先必须获得符合要求（化学成分、温度等）的液态金属（熔体），即把固态金属，例如生铁锭、铝锭、废钢、回炉料等在专门的熔炉里进行熔炼； 然后进行必要的熔体处理，例如孕育、球化、净化、除气等，并达到规定的温度范围，然后浇入铸型凝固成形。
2.2.1铸铁的熔炼
铸铁熔炼炉种类较多，主要有冲天炉和感应电炉，因为小型冲天炉造价低，上马容易，所以目前我国铸造企业中冲天炉应用更普遍。1.冲天炉
冲天炉靠焦炭燃烧加热金属使之熔化,其结构见图22(a)。从热交换角度分析，冲天炉的工作过程是焦炭燃烧放出热量和金属炉料吸热熔化并过热的过程； 从冶金角度分析，冲天炉的工作过程又是各种元素或物质发生一系列物理、化学变化达到冶炼的过程。冲天炉熔化后的铁液温度一般为1300～1500℃。冲天炉内炉气气氛、炉气温度、金属温度的变化曲线，如图22（b）所示。
图22冲天炉结构（a）及其炉内温度、炉气成分分布曲线(b)
1—铁槽； 2—出铁口； 3—前炉炉壳； 4—前炉炉衬； 5—过桥窥视孔； 6—出渣口； 7—前炉盖； 8—过桥；
9—火花捕集器； 10—加料机械； 11—加料桶； 12—铸铁砖； 13—层焦； 14—金属炉料； 15—底焦；
16—炉衬； 17—炉壳； 18—风口； 19—风箱； 20—进风管； 21—炉底； 22—炉门； 23—炉底板；
24—炉门支撑； 25—炉腿
为了实现冲天炉的节能、减排和冶金质量的提高，国内外近年来出现了热风冲天炉、水冷长炉龄冲天炉、外热式冲天炉等热效率高、烟气排放少的新型冲天炉。图23就是带有炉气点燃、鼓热风、炉气冷却、布袋除尘器的冲天炉系统。冲天炉排出的炉气温度在200℃左右，经过燃烧室时将CO点燃，炉气温度可达950℃，与新鼓入的冷风混合后的温度可达450℃。需要排放的废气温度经过气体冷却器降温达到200℃以下，然后经布袋除尘器除去粉尘颗粒再排放到大气中，达到国家规定的排放标准。
图23带有炉气处理的冲天炉系统
2.无芯感应电炉
感应电炉可用于铸钢、铸铁、各种有色合金的熔炼，是所有熔炼炉中应用最广的炉型之一，一般按电源的频率分为工频炉（频率为50Hz）、中频炉(频率为500～1000Hz)和高频炉（频率≥1000Hz）； 按炉型结构分为无芯(坩埚式)炉和有芯(沟槽式)炉，还可按变频技术、连接形式、调控方式、工作状态等进行分类。对于铸铁合金的熔炼，大多采用静态变频的中频无芯（坩埚式）感应电炉（见图24），热转换效率高、铁液温度高、升温速度快、节省能源。
图24无芯（坩埚式）中频感应电炉结构示意图（a）和外形（b）
展览施工工艺与材料的选择 篇6
关键词：节约型；展览；施工；材料
在我国文化事业不断繁荣发展的同时，现代展览材料及装饰材料呈现出多样化的发展趋势，施工布展手段也日趋多样。展览的施工及其工艺质量是一个展览的成功与否的重要环节，它关系到能否将展览内涵与信息通过展墙的搭建及造型等展示手段传达给观众。节约型的展览，从其展示规划开始阶段，就已经为全局及各个细小环节的工艺进行了全面的梳理和筹划。而如何用适当的材料与形式去表现所需要的造型，将是筹划节约型展览的核心工作。
大家都知道，展览是一门视觉艺术，通过多种不同的工艺和手段，从平面到立体全方位地诠释展览的内容信息，从而达到展览的目的。不但是展品、图片和文字内容直接传播信息而且展览的形式、采用的材料和工艺都直接的参与了信息的传播。所以，不同内容的展览应分别用不同的工艺手段去表现和制作，从而最大化的利用材料、工艺与语言的特性去诠释内容。
在以往的展览中，因设计原因而造成材料使用不当的情况时有发生，主要表现在加工制作好的展具利用率较低，产生了不少浪费。随着节约型社会理念的提出，我们筹办展览的节约意识也有所提高，在施工时尽可能的采用一些可以反复使用的新型金属材料。例如，一块展板里的骨架是由金属材料加工而成的，面板是复合板材的，展板采用纺织品进行外包装。由于纺织品可根据展览内容的需要随时进行变换，这样的制作方法不仅可以反复利用而且还有助于改变展览的形式，吸引观众，更重要的是可以直接节省费用。所以，在新材料新工艺不断涌现的情况下，如何从众多的材料和工艺中梳理挑选出符合不同展览需求的材料和工艺是我们要直接面对的课题。
2010年7月，国家博物馆制作的《廉政大展》虽然只是一个临时性展览，但其在政治上和历史上的重要性是毋庸置疑的。为此，我们在这次展览的设计和施工制作上采用新的材料和造型来准确地表达出展览的内涵，并没有简单地停留在制作层面上。因此，在对每件文物进行深入细致的了解，以及对展览内涵的高度领会的基础上，我们选择了合适的材料和工艺去合理诠释出本次展览的中心意义。以往我们在材料的选用上主要采用中密度板和涂料为主。在本次展览中，根据内容的要求，我们选用了可更换的纺织品作为基本的面料，取代了刮腻子、打砂纸、刷涂料等不够环保的工艺，并与其它辅助材料组合起来共同应用在展览中，通过充分利用不同材料的质感和肌理，在展示中释放出不同的视觉效应，最大限度的诠释内容，引导观众深入地体会展览的内涵及意义。在制作工艺及制作方法上，完全颠覆了以前我们在展览中常用的木做基面加涂料的方式。比如我们以前制作的展墙基本是木结构，一块规格为4米*1.2米*0.1米的展墙需用费用4000元，而采用轻钢结构与复合板的结合，外表用纺织品进行包装的话，加工成本仅为2000元，费用降低了一半。
正如我们所预料的那样，临时展览一般有大面积的展墙，在时限性有着严格的要求。如何能在短时间内完成对展墙及展览的施工，同时工艺又规整细致，制作精良，这种要求在以往的展览施工中经常是顾此失彼的。我们这次利用纺织品和复合板的组合应用，正好弥补了以往临展的工艺欠缺。制作好的展墙表面肌理细腻工整，工艺讲究，能够带给观众良好的视觉享受，直观表现出展览的丰富内涵。另外，我们的施工工艺应用在复古造型处理上，使展览不但整体氛围和气势都表现得恰如其分，而且在细小的工艺和造型上也都耐人寻味。在经济指标上，由于采用了新的工艺和新的施工方法，在材料消耗、人工使用上都大大降低了成本，取得了比较好的经济效益，很好地完成了这次展览任务，并为今后展览在材料和工艺选择上开辟出一条新的途径。
由于目前我国国内展览仍延续着粗放式的运作模式，为避免展览施工中产生的浪费现象，在展览设计阶段，需要与内容及形式设计人员进行及时有效的沟通与交流。尽量避免到了施工阶段还在现场修改设计内容与形式，由此所带来的不必要的浪费是十分惊人的，且在各个展览中基本上都有出现。
除此之外，在环保、资源、减少污染、节约和新材料的使用上采用人性化的设计等理念是我们展览行业面临的主要任务和要求。因此，我们在施工工艺的管理上，在材料和工艺的应用上要向这方面发展，这也是办好展览的必由之路。只有主动创新才能推进符合可持续发展的要求，鼓励对新材料新工艺和新技术的使用，是展览行业可持续发展的前提条件。因此，在施工过程中要尽量多的使用可循环利用的材料，以降低对能源的消耗，减少资源浪费。
增加利用和回收展览施工后的材料进行再循环处理是一项全新的课题。我国是资源稀缺的国家，国内在展览施工方面对木材的使用量过大，对环境产生了不利的影响，因此应鼓励在施工工艺上尽量使用可循环利用的材料。这样不仅能环保，而且会大大的提高展示的效果。我们在展览施工时应减少对环境的负面影响，包括减少使用对人体健康有害的物质，多使用环保材料、节能、减少污染和废弃物。
当然，强调环保，并不意味着要牺牲展览的个性和创造性。一个好的展览，除了具备实用、坚固、美观外，也应是将社会、绿色环保、结构功能、美学等因素有机的结合在一起，而环境保护意识在设计施工中越来越成为一个可持续发展中的一个重要元素。
施工工艺无疑会对展示的效果产生很大的影响。除此之外，施工管理的好坏也是对效果产生影响的另一个重要因素，因为现场施工效果的好坏决定了项目设计是否得到了体现。从某种程度上说，高质量的施工能最大限度的体现出设计者的创意，而起决定性因素的恰恰是施工的组织和管理。
每次展览一开始，各种工作都是千头万绪，施工管理者良好的大局观，是统筹全局的关建。例如，一个展览施工从具体的实施开始，首先要与设计师充分的交流和沟通，理解设计的寓意和内涵。完成这一步以后，还要根据现场条件和设计难易程度，安排施工顺序，各工种之间的衔接、材料进场时间、不同时段工作量的分配、现场安全防护措施等具体的工作。具体到什么样的设计，用什么样的工艺材料都要与有关人员进行交流，做到什么样的造型采用何种材料工艺表现，用什么样的灯光去布光，最后能否达到设计师所期望的效果。
施工管理者在全部过程中都应该时刻把握住每一个细小的环节，因为任何一个小环节的疏忽都将影响到最终展览效果的全局。所以，施工过程决定了展览的最终效果，而唯一能把握过程的只有现场的施工组织者。同样，这也对施工组织者提出了更高的要求，那就是要在施工管理中对材料工艺了如指掌，对设计的理解程度要深，对最终完成的效果要有足够的预见性，要协调设计师在现场与工人共同攻关，确保设计不走样，从而完成最后的施工。以往有很多展览都是因为只注重设计而不注重现场搭建施工，造成了展览效果不能充分地体现出来。只有设计师也到现场监督施工，并且施工人员要及时地和客户进行交流，及时发现现场施工中一些设计本身没有料到的问题，同时及时解决因客户临时提出的一些要求。所以面对临时出现的问题我们要求更改，尽量在控制住时间和效果的前提下解决一些后发生的问题。
综上所述，每一个展览的成功与否，需要各部门、多工种之间的相互配合协调，才能达到预期的效果。设计需要诠释，需要用材料表达，而材料的加工工艺又直接的对表面材料和肌理有深刻的影响；又能更深一步将展示的氛围营造得淋漓尽致，充分地展现出展览的内涵和中心内容。展览是视觉艺术，是通过物与物的交换释放信息，是通过视觉传达信息的，而施工工艺和材料的合理应用正是完成这一目标的关键环节。环节的把握需要施工管理者具备良好的组织能力，而对效果的把握又要求施工者良好的艺术修养。所以，利用经验与智慧来发挥材料的最优特性，透过严密与考究的施工工艺表达展览的主题，是每一个成功展览的必要因素。
推土机驱动齿块的新材料新工艺 篇7
1. 新材料
传统上,齿块材料采用40 Mn2合金结构钢,该材料淬火时,硬度层相对较浅,而且表面容易淬火过硬导致韧性较差,从而出现使用时表面掉块、开裂现象,如图1、图2所示。
在采用喷水淬火工艺下,齿块从中心面剖切后,在齿形表面以下5 mm处打硬度,见图3中数字1～6标示位置,并从齿根表面7 mm以下取标准试样做冲击试验,实验结果见表1。
新的齿块材料选用35MnB合金结构钢,其淬火性能优于40Mn2,该材料齿块淬火时不用喷水,直接放入水中即可,这种热处理方式更适合自动化生产。剖切后在齿形表面以下5 mm处打硬度,并从齿根表面7 mm以下取标准试样做冲击试验,实验结果见表2。
由表1、表2的数据得出:40Mn2齿块的平均硬度HRC39.6,平均冲击韧性为31.02J/cm;35MnB齿块的平均硬度HRC为48.6,平均冲击韧性为47.03 J/cm。由此可以看出,采用35 MnB材料,齿块的性能有较大提高。
2. 新工艺
(1)锻造工艺的改进
现在国内普遍采用的齿块锻造方式是立锻。立锻后,为了便于起模,齿块侧面和筋面要有适当的斜度,如图4所示。使用这种锻造工艺,后续需要对8个面进行机加工。
把锻造方式改为平锻,用半精锻工艺锻造出来的齿块,其侧面、筋面没有拔模斜度;齿形面、端面采用过切的方法满足使用要求。半精锻齿块见图5、图6。
采用半精锻工艺后与原工艺相比具有以下优势:
半精锻齿块的后续加工大幅度减少,加工面由8个减少到2个。
不用机加工的6个锻造面,使锻造时形成的组织结构不被破坏,热处理后锻造面的性能优于被加工的平面。
半精锻齿块的材料利用率大幅提高。以产量最大的SD16推土机齿块为例,测量锻造工艺改进前后齿块毛坯质量各10件,具体见表3。改为半精锻工艺后,齿块毛坯质量平均降低了13.4%。
(2)机加工工艺的改进
原锻造工艺的齿块毛坯需要先铣2个侧面,再铣2个端面,然后车2个筋面和2个定位面,总共加工8个面,如图4所示。半精锻齿块只需要加工与轮毂结合的定位面和筋面即可,一次装夹即可完成对这2个面的加工,由此机加工工艺得到了很大简化。
(3)热处理工艺的改进
齿块的传统热处理工艺是箱式炉加热,保温后采用齿形压模淬火工装淬火,最后回火。为了使齿块齿形部分得到较深的淬火硬度层,齿形部分采用喷水淬火方式。局部喷水容易导致变形,需要控制水温、水压、水流量、压模工装压力和喷水时间等多方面因素,同时效率低下。
在采用材料35 MnB代替40 Mn2后,材料的淬透性有很大程度的提高,不再采用喷水方式淬火,而是直接放入水中淬火。为了提高生产自动化程度,热处理采用网带式连续炉。连续炉集淬火、回火于一体,在降低劳动强度的同时,大幅提高了工作效率。如图7所示。在使用新设备后,齿块热处理数量由每天700件提高到2 900件,效率提高了4.1倍。
3. 改进后的效果
推土机驱动齿块采用新材料新工艺以后,具有以下优势:
齿块的淬火淬透性和冲击韧性都有较大提高,从而使齿块耐磨性和耐冲击性有所提高,使用寿命也随之提高。
锻造工艺、机加工工艺、热处理工艺改进后,减少了加工工序,简化了加工工艺,大幅度提高了生产的自动化程度。
新工艺材料 篇8
关键词：桥梁,新技术,材料,工艺,应用
1 工程简介
白龙江13号大桥是宕昌至迭部二级公路改建工程迭部过境段跨白龙江的控制性工程, 桥梁主体结构为6~20m组合式简支转连续箱梁, 箱梁中部设横隔板1道, 该桥全长126.5m, 桥面宽12m, 设计荷载为公路-Ⅰ级, 该桥起点K146+269.75, ZH点桩号K146+308.275, HY点桩号K146+358.275, 桥梁部分位于半径R=350m缓和曲线和圆曲线内, 该桥纵坡3%, 横坡由双向2%变为单向3%, 全桥墩台径向布置, 该桥3、4号柱式墩墩高超过8m, 设置中系梁。
2 工程特点
白龙江13号大桥桥梁本身结构并不复杂, 但因其设计要素的特殊性, 该桥在箱梁长度不同、梁顶横坡变化、相邻横隔板连接、独立两处中系梁等构造处理上就具有了一定的特殊性。目前, 甘肃省内较多的桥梁设计采用了与该桥相似的曲线桥设计, 而且下部也采用柱式墩和中系梁构造, 虽说特殊性没有该桥明显, 但在施工过程中依旧面临以上在构造处理上的共同问题和困难。因此, 在认真分析总结以往经验教训的基础上, 经过反复的计算比较, 依据本桥结构设计特点, 我们在施工中就特殊构造处理积极推广应用新技术、新材料、新工艺, 如为避免横隔板因桥面横坡造成底面错台和降低墩柱施工难度简化模板安装, 采用横隔板、系梁钢筋预埋混凝土后浇筑;箱梁预应力管道采用塑料波纹管, 减小孔道摩阻系数和孔道偏差系数, 预应力管道采用真空辅助压浆技术, 保证管道浆体的饱满、密实, 提高钢铰线的防腐能力;箱梁预制养生采用喷淋养生装置, 并设置地面集水槽, 做到水资源循环利用。
3 新技术、新材料、新工艺的应用
3.1 横隔板与系梁后浇筑
按箱梁预制部分的设计图纸和以往的桥梁施工经验, 横隔板作为组合式箱梁中连接单室箱梁的连接构件, 分为预制和现浇两部分, 预制部分与箱梁同时预制, 现浇部分和箱梁顶板湿接缝同宽, 与湿接缝同阶段施工。结合白龙江13号大桥, 桥面最大横坡3%, 湿接缝宽度0.5m, 箱梁底部水平安放, 如采取以往预制和现浇的施工方法, 相邻两个横隔板的底面就会出现1.5cm的错台, 预制部分和现浇部分还会存在难以处理的施工缝。经仔细分析研究, 采用横隔板全现浇技术, 箱梁预制模板上预留横隔板钢筋空洞, 横隔板钢筋在预制时由模板内穿出预埋, 待箱梁吊装安放完成后, 施做湿接缝阶段, 对每道横隔板进行整体现浇, 既降低了预制时箱梁模板安装难度, 还保证了横隔板的外观质量。
同样, 柱式墩中系梁在以往施工中是墩柱先浇筑至系梁底部位置, 然后安装包括与系梁同高的墩柱模板在内的系梁模板, 当然之前还有安放抱箍和工字钢的工序, 之后浇筑中系梁, 待系梁强度满足75%的要求后, 才能进行上部墩柱的施工。结合白龙江13号大桥和以往施工经验, 该桥本身中系梁只有两道, 且按以往施工方法, 不仅工序繁杂, 还延长了工期, 分析后采用墩柱模板预留钢筋孔, 墩柱混凝土一次浇筑完成, 然后浇筑中系梁的技术, 通过简化模板安装, 降低施工难度, 使工序安排变的紧凑, 有效缩短了施工工期。
3.2 塑料波纹管及真空辅助压浆
白龙江13号大桥箱梁预应力管道原设计采用金属波纹管作为成孔材料, 但由于该桥箱梁属于小型箱梁, 腹板厚度18~25cm, 高度1.2m, 通过4束预应力管道, 普通钢筋安装、电焊、气割、砼入仓和振捣等很容易造成波纹管穿孔、变形导致管道漏浆和堵管, 施工质量难以保证。同时, 为保证箱梁预应力管道压浆的质量, 提高压浆密实度和饱满度, 避免因常规压浆造成管道内水泥浆离析、泌水, 留有空隙, 形成积水, 造成钢绞线锈蚀等问题。经分析比选, 箱梁预应力管道变更采用塑料波纹管, 并配套真空辅助压浆工艺。塑料波纹管相比金属波纹管摩擦阻力小、密封性好、耐腐蚀、强度高, 刚度大、无需另配接头, 成本低、材料损耗小, 同时, 配套采用真空辅助压浆技术, 提高了预应力孔道灌浆的饱满度和密实度, 在施工过程中减少了堵管现象发生, 确保了施工质量, 取得了良好效果。
为了确保塑料波纹管的应用质量, 对塑料波纹管粘着力、管道摩阻系数等特性进行了专题试验, 试验结果完全满足设计的需求。
3.2.1 PVC塑料波纹管与混凝土的黏着力
塑料波纹管与砼之间的黏结强度由三部分组成:波纹管管壁与砼之间的黏结力、波纹管管壁与砼之间的摩擦力、波纹管管壁与砼之间的咬合力, 通常以机械咬合力为主。用金属波纹管和塑料波纹管分别制作两组混凝土试件, 尺寸均为300 mm×300 mm×600mm。
一组试件中配Φ59塑料波纹管, 内有三根fpk=1860MPa钢绞线。
一组试件中配Φ70金属波纹管, 内有三根fpk=1860MPa钢绞线。
对钢绞线施加拉力后, 结果两组试件都是钢绞线从灌浆水泥中拔出, 而波纹管均未破坏或滑移。说明波纹管与周边砼之黏结力大于钢绞线与周边水泥浆的粘结力, 不必担心塑料波纹管能否与混凝土共同工作。
3.2.2 管道摩阻力系数
塑料波纹管在国内应用的起步较晚, 为了更好摸清有黏结预应力混凝土结构中塑料波纹管成孔管道的实际摩阻系数, 安排开展了纵向管道摩阻试验。钢绞线采用一端分级张拉方式, 钢绞线两端布置千斤顶, 在非张拉端处, 工作锚环不安装夹片, 千斤顶和工作锚环间布置一个标定过的压力传感器;张拉端处, 工作台锚环放夹片, 工作锚环和锚座之间布置一个标定过的压力传感器。钢绞线一端分级张拉, 当张拉千斤顶拉到指定的拉力时, 持荷一定时间, 记录下两压力传感器的显示值, 两者的差值就是当前预应力筋的预应力损失值 (k N) 。测试结果如表1所示。
管道摩阻力系数与理论值基本吻合, 满足设计需要。
3.3 喷淋养生与水循环利用
喷淋养生工艺因为较传统洒水养生和覆盖养生, 具有节约用水、湿水时间长, 操作简单效率高的优点, 近些年在混凝土施工, 尤其箱梁预制中得到了广泛应用, 我们在箱梁预制中亦采用了喷淋养生工艺, 并对其进行了节水优化和管径变压设计, 以及集水槽回水再利用, 实施过程中, 用7kw潜水泵 (或10kw离心泵) 满足8个台座320m管道的供水供压, 管道采用变压设计, 主管道用70mm PPR管, 支管道用50mm和30mm PPR管, 喷淋管用25mm PPR管, 喷淋头为20mm雾状喷头, 喷淋管间距设计1.5m, 在台座施工完成后进行喷淋主管、支管敷设, 并预留喷淋管接头, 在场地硬化时完成集水槽施工, 场地硬化完成后安装喷淋管和喷头。在喷淋养生与水循环利用工艺实施过程中, 通过分析研究, 总结出以下经验: (1) 喷淋装置和集水回收设施应与预制场地和台座同时设计、同时施工; (2) 喷淋管应安装活动接头并低于工作场地顶面; (3) 废水通过集水槽回到水池时应通过阶梯沉淀池沉淀过滤。喷淋养生与水循环利用既保证了混凝土的养生效果, 又节约利用了水资源。
4 结束语
白龙江13号大桥桥梁施工中积极应用新技术、新材料、新工艺, 取得良好效果, 对今后类似大桥施工提供了经验。
(1) 将横隔板原设计的预制和现浇分别实施变更为后期一次现浇实施, 将柱式墩中系梁施工方法优化为柱式墩和系梁分开施工, 大大简化模板安装, 降低施工难度, 使工序安排变的紧凑, 有效缩短了施工工期。
(2) 塑料波纹管相比金属波纹管摩擦阻力小、密封性好、耐腐蚀、强度高, 刚度大、无需另配接头, 成本低、材料损耗小。它可以完全取代传统的金属波纹管, 且具有比金属波纹管更多的优越性。采用真空辅助压浆可消除混在稀浆中的气泡, 提高压浆密实度和饱满度, 尤其适用于对于弯束、u型束、竖向束的孔道灌浆。
(3) 喷淋养生与水循环利用节约用水、湿水时间长, 操作简单效率高, 如能在以后施工中得到不断的优化和完善, 将成为混凝土养生的主要工艺方法。
参考文献
[1]张远志.分析公路桥梁施工的技术[J].广东科技, 2009 (6) .
[2]王莉萍.有关桥梁工程真空压浆技术的施工探讨[J].魅力中国, 2009 (6) .
黄铜材料的着色工艺 篇9
关键词：黄铜,着色,化学镀镀液,影响因素
黄铜在高级电子产品、装饰材料等等日常生活中应的用越来越广泛,但黄铜在大气中易氧化,影响产品使用性能。为了使黄铜部件有多种表面颜色和色调以满足产品设计和装饰要求,本文将重点探讨黄铜部件化学着色工艺的溶液组成及其影响因素,得到不同颜色和装饰效果的着色膜层。
1 工艺流程及前处理
1.1 工艺流程[1,2]
黄铜着色工艺一般分为前处理、金属着色和后处理三个阶段,工艺流程为:
除油→热水洗→清水洗→预腐蚀→清水洗→化学抛光→清水洗→化学着色→晾干或烘干→钝化或上油→成品
1.2 前处理[3,4]
界面因素对黄铜着色有着极其密切的关系,黄铜表面性质不同其对应的着色速度也不同,黄铜表面的复杂性除了结构上的不完整性、不均匀性和表面粗糙度外,还表现在固体表面层内化学组成的变化上,首先,其表面可能覆盖着油脂类物质,接着是氧化物硫化物层,下面才是固体自身的表层,所以黄铜件要特别注意镀前处理,否则容易引起膜层着色不均匀,从而导致膜层表观质量的不同。
镀前处理主要是通过磨光与抛光对零件表面进行加工的过程。除去表面的毛刺、氧化皮、锈蚀、砂眼、划伤、焊瘤等表面缺陷,提高零件表面平整度,获得光亮的外观。其中包括除油和酸洗,除油通常用化学除油,通过碱与油脂起造化作用生成可溶于水的脂肪酸钠和脂肪酸醇而除去,通常需加入适量的硅酸钠等起缓蚀作用。酸洗的作用是溶解黄铜表面薄层氧化膜,除去浸蚀残渣使零件呈现出基体金属的晶体组织,通常用25%H2SO4和 12.5%HNO3组成溶液对样品进行酸洗,但发生严重氧化的样品要用传统的三酸(硫酸、磷酸和硝酸)或硫酸-双氧水体系进行酸洗。
2 化学着色液配方及工艺条件
2.1 古铜色
(1)NaClO4:50 g/L;
Na2S:25 g/L;
NiCl2·7H2O:2～3 g/L;
Zn(NO3)2:4～5 g/L;
T:室温;
t:1～3 min。
(2)K2Cr2O7:100 g/L;
Na2S:50 g/L;
NiCl2·7H2O:2～3 g/L;
Zn(NO3)2:4～5 g/L;
T:80 ℃;
t:8～10 min。
着色(氧化)反应的生成物决定其外观色泽,该溶液配方中高氯酸钠或重铬酸钾与硫化钠会析出硫,析出的硫与铜反应生成硫化铜,同时黄铜中的锌会生成硫化锌,硫化铜为褐色,硫化锌为白色,而黄铜中铜的含量为62%～68%,锌的含量为32%～38%,从而使黄铜表面颜色呈现出仿古颜色,NiCl2·7H2O为催化剂,提高成膜速率,其质量浓度小于2 g/L时催化作用不明显,大于3 g/L时成膜速度过快,导致膜与基材结合力差,Zn(NO3)2 为成膜助剂,可以增加着色层光泽度及色饱和度[5],加入一定量的op表面活性剂可以消除着色层发花现象,使着色层色泽均匀一致。
2.2 蓝色[6]
Na2S2O3·5H2O:55 g/L;
Pb(CH3OO)2·3H2O:30 g/L;
CH3COOH(36%):30 mL/L;
T:40～60 ℃;
t:3～4 min。
该反应主要是S2-+Pb2+=PbS,在硫代硫酸钠与醋酸铅体系中加入一定量的醋酸(36%),硫代硫酸钠与醋酸铅的浓度比为2:1,硫代硫酸钠分解产生S2-,会使反应较缓和,通常需要加温到40～50 ℃,经2～3 min黄铜表面会显蓝色,随着时间的增加颜色会加深,膜表面主要组成是硫化铅,硫化铅为黑色[7],而形成蓝色膜主要依据薄膜干涉原理,来自日光照射的两条光线分别在氧化膜上下表面反射,它们存在光程差,当光程差为波长二分之一的奇数倍时,在两条入射光线的反射光线交汇处将发生减弱现象,而我们所观察到的色彩及为此波长光的颜色所对应的补色,此处产生蓝色是吸收可见光中波长为590 nm的橙色光而出现的互补色的原因[8]。
2.3 绿色[9]
CuSO4·5H2O:50 g/L;
NaOH:100 g/L;
柠檬酸钠:100 g/L;
乳酸:100 mL/L;
T:40～50 ℃;
t:5～6 min。
该溶液着绿色是在电解条件下进行的,阳极采用惰性电极,阴极为黄铜样品,该反应主要机理是络合剂柠檬酸钠中的柠檬酸根与铜离子形成稳定的络合物,提高了溶液的缓冲能力和阴极极化能力,同时还改善了溶液的分散能力,最终该络合物在阴极被还原成氧化亚铜膜,而生成的氧化亚铜膜极薄,所以着色膜并不显现出氧化亚铜本身的暗红色,而是发生薄膜干涉,产生补色,因而对于一定组成的薄膜来说,其厚度与色彩是相对应的,处理过程中必须控制好反应时间,同时也应控制好络合剂柠檬酸钠的量,当柠檬酸钠浓度过低时,样品会着不上色或着色效果差甚至溶液会出现浑浊,而柠檬酸钠浓度过高则只能着上红色,同时溶液的PH必须大于12,否则样品着不上色或着色质量差,电流密度应控制在在200 mA/dm2的密度下。
3 膜层着色结果及讨论
3.1 实验结果
注:对样品着绿色时pH小于12着不上色。
3.2 实验结果讨论
3.2.1 温度[10,11]
上述配方有些是在室温下就可以进行,然而还有些需要对着色液的温度进行严格控制,只有控制在适合的范围内样品才可得到理想的色泽效果,因为温度过低离子迁移速度较慢,沉积到固相表面平衡态时的粒子数目少,故表面膜较薄,且颜色不均,随温度升高,离子迁移速度加快,单位时间沉积到固相表面的离子数目增加,一般温度每升高10 ℃,着色速度加快1倍左右,膜的致密性随之下降,温度过高时,离子沉积速度太快,致使生成膜疏松、不均匀甚至有脱落现象发生。
3.2.2 时间
在溶液浓度、酸度(pH)和温度一定时,着色时间也有严格要求,着色时间过短会使膜层太薄甚至无膜形成而且有较多斑点,而时间过长又可能会使膜变薄,局部脱落,逐渐失去光泽,这时就要求操作人员掌握好时间,严格执行工艺参数,这样才能得到理想的样品材料。
3.2.3 pH
化学着色pH不宜过低,过低会使着色质量变差,样品的颜色变浅且着色不够光亮或着色不均等现象,这主要是由于酸度增加溶液中的氢离子浓度加大,离子的迁移速度减小,从而使膜不易形成,而过高又会出现沉淀,所以通常pH控制在2.0～3.0,但电解时pH应大于12,否则样品可能着不上色或着色质量差。
4 结 论
新工艺材料 篇10
自1955年美国GE公司研发出工业用的金刚石以来,如今全球的金刚石年产量己达160 亿克拉以上,其中绝大部分用于制造金刚石制品(如切割、抛磨、钻削等工具)。此类工具的传统制作方法,系采用金属或非金属的“粉体材料”与金刚石细粒,经过配料、混合、成型、烧结及后处理等多个工序,先完成“节块”(俗称刀头)的制作,使得起切磨刃作用的金刚石,嵌镶于接近致密的“胎体”内,然后将节块焊接(或固结)于钢基体上,才构成相应的工具成品。
业已沿用半个多世纪之久的上述传统制造法,其缺点在于工序多、产率低、耗能大、成本高,而且产品质量的稳定性较难控制,也不易于实现产品质量的高端化。而先后被采用的其他制造方法,如采用“电镀法”、“浸渍法”与 “热等静压烧结”等工艺以及应用“金刚石聚晶体”制成的制品,由于受到其性能适用性或是性价比的局限,均未获得比传统制造法更为广泛的应用。
为了克服传统制造工艺的局限性以及提高工具的“性价比”,相关业者都在不断地探索新的工艺方法或是革新其相应装备的效能。如文献[1]介绍,曾采用一种以“冷轧”与热压烧结相结合的方法,进行了革新工艺的有益探索;文献[2]则详述了所研发的“隧道式连续烧结加压炉”,已较大批量地替代了原有间歇式加热的钟罩炉及大电流热压机,从而为金刚石工具实现优质、高效与低碳化的大批量生产做出应有的努力。本公司从上世纪90年代初开始从事本行业产品以来,为了改革传统的工艺与装备,一直秉承“技术创新为企业生命线”的经营理念,从不间断进行相应的技术创新工作。尤其是在前几年已取得革新成果[3]的基础上,更进一步加大投入,终于在2014年又成功开发出“采用固体材料制造金刚石工具胎体的新工艺”,通过不同产品的中小批量实际使用的考核,业已获得了较为显著的综合效果。现通过本文作以下综合介绍。
1 用固体材料制作金刚石工具胎体新工艺简介
采用固体材料制作金刚石工具胎体新工艺与传统工艺的最大区别,在于不再采用金属或非金属的粉体材料,取而代之采用了“致密的固态材料”作为制取“胎体”的基料。由此大大简化了通常必须先将粉状材料与金刚石细粒进行配制,然后再混合、冷压成型、热压烧结及后处理等多个工序的传统的工艺流程。新旧制造工艺流程的比较,如图1所示:
一年多来,我们采用该工艺研制出数种金刚石工具,已通过了样品制作,实验室性能检测,以及有关品种一定批量的生产及其实际使用的考核。结果表明,采用新型胎体制造方法相比传统工艺,不仅简化生产操作工序,节省大量的人力、物力与电能,而更为可喜的还在于它还能较大幅度地提高工具的使用性能,详见以下所述。
2 胎体制造新工艺对金刚石工具性能的作用
2.1 较大幅度地提高了使用性能
研制的数种金刚石工具经实验室全自动切割机反复测试获得满意结果之后,于2014年夏秋,将小批量制造的中径切割片,送往澳洲进行全面的实用考核。另外“排锯刀头”等品种系在本省泉州地区试用。考核结果详见表1“新型胎体产品与传统工艺产品使用性能实用效果比较表”［４］。
从表1实用数据可见,不同的新型胎体产品,其使用性能均获得较大幅度的提高。如用在16" 手持锯上切割特硬鹅卵石混凝土时,比当地的专业品种,不仅锋利度提高了30%,且耐用度也提高33 % ;在红外线桥切机上切割635花岗石时,锋利度与耐用度分别提高了40%及50%。另外针对波兰玉大理石,我公司研制的新品,也较顺利地解决了目前常规排锯难以实现正常切割的难题。此外,通过近半年来进一步改进制造工艺之后,新产品的使用性能,又获得了不同程度的提高,表明此新工艺的优势仍有不少的潜力尚待挖掘。
2.2 大大提高了高负荷及恶劣切割等条件下使用的安全可靠度
新型胎体制造法系采用致密的固态材料,比起传统的“热压烧结”获得接近致密的胎体合金,其机械性能与被焊接的强度,都获得较大幅度的提高,从而避免了工具在切磨过程中易产生的崩裂、断齿、掉齿等质量问题。如在泉州地区某石材厂,采用我公司的D400mm锯片,因其锋利性优良,工人便增加板材三倍的厚度(三层20mm板)进行切边,由于板间接触面不够平整等致而产生了打滑,使得锯片受到严重的撞击。在此情况下,传统工艺的锯片已全部掉齿或断齿,而新工艺制造的锯片却无一掉齿或断齿……由此可见,新工艺制造的锯片在恶劣切割等条件下,具有良好的安全可靠度。这一优势,便为正在扩大采用超薄型与超高度刀头的新结构锯片的规模,创造了良好的条件。
2.3 有利于提高产品质量的稳定性
传统工艺存在如下不利于质量稳定性的因素,一是粉末原料质量的稳定性,常常受到保存的环境、时间以及不同制造批次等条件的影响而产生波动,故不利于制品质量的稳定性;二是传统工艺流程多,不同批次的产品,因设备、工艺参数控制与操作习惯差异等致,其工艺质量的重复性存在差异,也会导致产品质量的波动。新型胎体制造新工艺,能有效地克服这些影响因素,因而有利于提高产品质量的整体稳定性。
2.4 工具的使用性能具有良好的广谱性
为适应使用性能多样化的要求,传统工艺常要采取多样化的胎体粉料(配方)等措施以求得适应性,既费时又耗工料,且不一定都能适用。新型胎体制造法,只要选用1~2种胎体用料,必要时,只需适当调整金刚石的质、量或分布状态,便可较方便地满足在不同工作条件下对使用性能的综合要求,较好地解决了传统工艺长期以来使用性能不够广谱性的难题。
3 金刚石工具新型胎体制造法的经济与社会效益
3.1 可大幅度降低产品制造成本
新旧工艺产品所选用的原材料,在量与质上有着显著的不同。新工艺可较大幅度地减少采购费用,另由于减少加工流程、提高生产率,节省了人力、物力与电能,故可显著地降低新工艺产品的制造成本。例如,用于制造中低档性能的产品,约可降低70% ~90%,而制造高档性能产品,仅约为传统产品成本的1/30。
3.2 节能低碳化
传统工艺大量使用Fe、Cu、Sn、Ni、Co及W等金属粉末原料进行制造,然后还要通过成形及热压等工序,使之达到接近致密的状态。而新工艺直接采用致密材料并省去相应的加工流程,因而可较大幅度地降低能耗,达到低碳化生产的效果。
3.3 系环保型制造工艺
传统工艺常使用还原、电解、水或气雾化及化学沉积等方法生产的金属粉末,多为细及超细粉末,在自身加工过程以及用于制造工具的生产过程中,对环境及操作人员会产生一定污染。新工艺较好地克服了这个缺陷,而成为环保型的工艺。
3.4除了上述低碳与环保意义外,新工艺产生的更大社会效益在于,产品的使用性能因有较大幅度的提高(详见本文1.1),可较大幅度地降低用户使用的总成本(包括人工、电耗以及工具分摊费),并且也有利于减少加工过程对环境及操作人员的污染,等等。
由此不难预测,当大规模推广应用此新工艺之后,对于国内外总使用量相当庞大的这几大类工具,将能获得巨大的经济与社会效益,其意义是不言而喻的。
4 结束语
综上所述,新型金刚石工具胎体制造新工艺不仅简化了制造流程,具有省料、省工、节能与低碳环保的优势,而且还能较大幅度地提高产品的使用性能。由此表明,这一成果业已突破传统制造工艺的束缚,从而为金刚石工具实现高效、低碳、低成本的制造,开辟出一条创新之路。
为了保护上述技术发明的成果,本公司先后申请了我国及欧盟的专利[5]。该专利核心权益是,采用固体材料替代传统的粉体材料,用以制造金刚石工具的胎体。所采用的固体材料,视产品的种类、加工对象、加工工况以及性价比等方面的不同要求,采用固态致密的金属、高分子材料或是其复合体。
在深入探讨新型工艺为何能够较大幅度地提高产品使用性能之时,令人不由地联想到,如何运用磨削机理,以便更有效地指导从业者进行工具的设计与制造。对此,在已有认识的基础上,应有更多的课题有待人们作进一步深入探讨的必要,诸如,如何进一步认识金刚石工具胎体的材质及其制造方法尚存在更多样化选择的潜力;为了发挥金刚石更充分的功效,胎体材质的那些性能(含物理、力学及结构等方面)系起到主导的作用,以及其作用的实质又是什么,等等。对此类问题的探讨,其结果应能为扩展运用磨削机理以指导工具制造实践方面,提供若干有益的新思路。
为了我国扩大国际高端市场的占有率,促进我国早日实现由金刚石工具生产大国转变为制造强国,以更有效地利用我国有限的矿产与人力资源,加速改善人们的生存环境质量而创造良性循环的条件,我们应进一步发扬以“技术创新为企业发展必由之路”这一经营理念,进一步努力挖掘创新的潜力,在促进这一新型胎体制造法更加完善的同时,要扩大这一新工艺的应用范围,对于已完成试制的混凝土磨盘、陶瓷磨边轮等其他金刚石工具产品,抓紧扩大其实用性的考核,以便早日投产。
新工艺材料 篇11
关键词：电子材料；工艺学；课程内容；本科教学.
【中图分类号】G642.3
一、前言
电子材料是材料科学与电子科学与技术、半导体材料和新能源材料相融合的交叉边缘学科，其课程体系设计的背景是基于电子和微电子器件、光电子器件以及新能源器件产业的现实功能需求和未来巨大发展潜力[1]。电子材料工艺学与众多的科学技术领域相关联，其中最主要的有应用物理学、化学工程技术、光刻工艺学、电气电子工程学等。除此之外，还涉及到机械工程学、工程热力学等有关的学科，是一门综合性很强的技术学科[2]。
基于目前国内外电子材料应用背景，本学院在拓展本科教学专业方面，逐步开展以传统无机非金属材料专业为基础，建设以电子材料为导向的新型学科。近年来学校的招生和课程改革为电子材料专业方向的的课程设计提供了契机。《电子材料工艺学》作为一门重要的课程之一，通过项目组成员共同努力，相互交流教学经验和授课内容，在教学实践中随时发现课程内容设计中的问题，并通过学生课堂学习、考研、就业方面的信息反馈发现课程类型和内容设施方面的问题，及时加以调整，逐步完善《电子材料工艺学》课程体系，使之更加科学合理。
二、《电子材料工艺学》授课内容设置
在前期工作过程中，已经制定初步的电子材料专业方向本科培养方案，按专业方向制定的培养方案相对于原有的材料物理专业本科培养方案有了大幅度调整。为后期深入学习电子材料的基础理论知识奠定基础。基本结构是在材料学院原材料物理专业课程体系的基本框架下，进一步填充以性能和应用为主的相关知识内容。
通过该课程的学习，使学生掌握电子陶瓷材料的界定和分类，初步掌握典型电子陶瓷的组成、制备工艺、性能，使学生了解电子陶瓷材料的基本知识、控制质量的工艺理论基础与途径，同时了解电子薄膜材料与纳米晶体的应用和相关工艺，为后续课程准备必要的工艺知识，为电子信息材料的配方优化和性能改进打下基础。在新设电子材料专业方向在材料结构和工艺的基础上更加突出材料性能和在器件中的应用，因而增加了半导体、微电子、光电子和能源电子方面的知识内容。
结合本专业传统的无机非金属专业知识，该课程内容作出如下设置：首先侧重于传统电子陶瓷制备及其原理原理，通过本章教学，使学生掌握电子陶瓷基本概念，电子陶瓷材料的主要应用。教学重点在于传统电子陶瓷的的分类及其应用的领域掌握，以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授课内容主要包括电子陶瓷的概念、原料及其制备方法、粉料的塑化原理等基础内容。其次重点阐述电子陶瓷成型原理部分，主要介绍粉压成型、塑法成型、流法成型及其它成型工艺等，使学生掌握电子陶瓷各种成型方法，电子陶瓷成型的主要应用特点，电子陶瓷材料成型的制备方法。最后，阐述电子陶瓷烧结原理，侧重于综合热分析、能态变化与物质传递过程、粒界形成及移动过程、烧结致密化、固相反应、液相与活化烧结、影响烧结的因素及烧结工艺制定等角度进行讲述；使学生掌握电子陶瓷各种成型方法，掌握电子陶瓷成型的主要应用特点之外，了解陶瓷烧结的原理及机制。
在新型电子材料应用与研究领域重点拓展先进的电子材料制备工艺，如增加电子陶瓷超细粉体制备技术，重点侧重于软化学工艺概述、溶胶凝胶工艺、共沉淀技术、水热工艺及其它工艺；使学生了解纳米电子材料的应用优势，掌握其对应的制备工艺。在电子薄膜应用领域，重点讲解电子薄膜制备工艺，阐述目前电子材料领域关于薄膜材料的先进制备工艺，主要包括溶胶凝胶工艺、激光脉冲沉积工艺、分子束外延工艺及其它工艺；通过该部分内容教学，使学生掌握电子材料中，薄膜材料成型方法，掌握电子薄膜材料的主要应用特点，电子薄膜材料的制备方法。最后结合目前微电子应用领域，薄膜材料在制备加工一些器件的工艺环节，增加半导体制造工艺内容讲解，主要包括光刻工艺、刻蚀技术、离子注入技术；通过本部分内容教学，使学生掌握电子材料中与半导体材料相关的制备工艺，了解半导体材料的主要应用特点，同时掌握该领域的相关制备工艺。
同时，《电子材料工艺学》课程内容除了包括上述内容外，本教学团队拟开展一系列针对该工艺学的一系列课程实验。该实验主要为综合性实验，一方面要求学生通过实验，使学生深入理解电子材料工艺在材料性能中的作用。另一方面，结合目前半导体与微电子应用领域制造工艺，让同学们熟悉电子材料工艺中，光刻环节实验的过程、关键实验参数的控制与调整。《电子材料工艺学》匹配系列环节实验，有助于完善新版电子材料专业方向课程的教学文件，初步建设科学合理的课程体系，通过加强教学实践过程中教学与实验信息的反馈，为科学合理的培养目标电子材料专业方向课程体系奠定基础。
三、结论
基于上述考虑，《电子材料工艺学》课程内容的教学目的是通过对电子信息产业各领域的介绍，让学生认识各类电子材料，初步了解各类电子材料的基本概念，为后期深入学习电子材料的基础理论知识奠定基础。通过该课程学习的学习，使学生掌握电子材料制备工艺，同时了解工艺参数对材料结构和性质的影响。因此同时设立相关工艺实验有助于同学们掌握相关行业背景知识，熟悉材料工艺过程，促进启发性和创造性，无疑会增加学生学习的针对性，提高学习兴趣和动力。
四、致谢：本论文受济南大学教学研究项目（JZC12002）支持。
参考文献：
1.袁桐，电子材料行业“十二五”规划发展建议.新材料产业，2011，（02）：12-19.
钢管原材料工艺定额优化 篇12
管道是轨道牵引空气制动系统中的重要组成部分, 主要功能是承载和传输压缩空气。为满足各种制动系统的性能, 对管道原材料的材质、规格、定长、以及包装与运输等都有严格的规定。
管道原材料按照材质分类有钢管、铜管、软管。其中机车车辆常用不锈钢管原材料按规格分:Φ8×1不锈钢管、Φ10×1不锈钢管、Φ10×1.5不锈钢管、Φ12×1.5不锈钢管、Φ15×1.5不锈钢管、Φ18×1.5不锈钢管、Φ22×1.5不锈钢管、Φ28×1.5不锈钢管、Φ35×2不锈钢管、Φ42×2不锈钢管, 这些规格的钢管材料为1Cr18Ni9Ti或0Cr18Ni9。
2 钢管原材料工艺定额计算
在目前机车管路管道半成品制作中, 管道原材料定额核算及控制是工艺工作的一部分。根据下料料长、标准单重等数据计算出各规格的钢管台车下料净重, 再由管道台车下料净重乘以抛量系数得出管道原材料工艺定额。
2.1 下料料长
根据设计图纸编制管道弯管程序, 由弯管模拟软件自动计算管道理论长度并模拟仿真弯管过程, 根据仿真校核弯管程序得可操作性及管件末端直线段长度是否满足弯管机的最短送料长度, 若末端直线段过短, 则需要增加料长得到实际下料长度。将所有管子的编码、规格、台车数量、实际下料长度以及工艺步骤汇总在一起, 形成指导现场作业的管道制作流转卡, 管子的下料料长严格按照管道制作流转卡中所示长度执行。
2.2 标准单重
机车所用管道需符合DIN17458规定的退火态无缝不锈钢管, 根据单重标准规定可得到各规格钢管管材的标准单重, 标准单重详情见表1。
2.3 管件台车下料净重计算
管件下料净重是某一种编码的单个管子按照设计图纸制作所需钢管原材料的重量。
管件台车下料净重=下料料长×标准单重×台车数量
某种规格的管道下料净重, 是由所有该规格的管件下料净重之总和。
2.4 抛量系数
管道原材料为定长6 000 mm, 但因管料的入库检查时发现管件端部质量通常不能满足下料要求, 其有效利用长度为5 900 mm;另外在钢管下料时, 每根钢管都存在余料, 不能完整利用6 000 mm长的管道原材料, 原材料利用率无法达到100%, 故在计算管道原材料工艺定额时需要给定工艺放量, 一般采用乘以一个固定系数, 该系数定义为抛量系数。
以往各项目钢管定额, 是根据该项目下所有管件的单根钢管定额及其台车数量, 以1.15~1.3为抛量系数进行计算的。计算过程中, 其抛量系数主要根据经验及钢管原材料适用范围进行确定。
根据以上计算数据, 可以得出管道下料净重, 某种规格的管道原材料工艺定额则是该规格管子下料净重乘以抛量系数所得。汇总各规格的管道工艺定额即可得到某种车型管原材料工艺定额表。
3 管道下料工艺优化
由于以往各项目钢管定额以1.15~1.3为抛量系数进行计算, 抛量系数核算方式的科学水平较低, 导致某些项目在制造过程中出现原材料领料到500号车时, 520号车的管子成品已经制作完成的现象。为了合理利用管道原材料, 精准计算定额, 将采用套料方式进行下料, 充分利用原材料, 节约管道生产成本。
套料是下料的时候, 在排料时有的地方不好排或空缺, 造成很大的浪费, 可以再在里面套出一些不同形状的小料, 即在有限的材料面积上尽可能多地使用材料进行生产, 将材料利用率提高, 减少废料的一种方法。这种方法在钢管下料工艺中也适用, 机车管道原材料为定长6 000 mm, 在下料时, 合理调整不同长度的管子下料顺序并组合在一起下料, 可以保证6 000 mm长的原材料得到充分利用, 减少废料, 降低管道制作成本。
为进一步降低管料成本, 必须从管道原材料的合理使用着手, 而管道下料料长已经完全依据各弯管机定制, 对余料进行充分利用, 减少废料, 是减少台车钢管定额的方向。据分析, 对于余料的利用, 必须确定合理的下料顺序, 同时考虑以下因素。
1) 钢管额定料长为6 000 m, 但因管料的入库检查等原因, 管件端部质量通常不能满足下料要求, 其有效利用长度为5 900 mm。
2) 管件下料顺序的调整必须在同一规格、同一工序内进行, 首次下料时, 先下长管, 再根据余料长度, 选择适合料长的一种或多种管件依次下料, 尽量使下料总长接近于5 900 mm。
3) 小于Φ22的管件下料时, 以两根为一批次;大于等于Φ22的管件下料时, 以一根为一批次。
4) 根据管件需求时间的不同, 需先进行制动公司的管件下料、机车或城轨的管件下料, 再进行转向架和电器分公司的管件下料;具体顺序依据各项目管件需求情况确定。
5) 为提高余料利用率, 避免浪费, 需先进行大于300 mm的管件下料, 再进行小于300 mm的管件下料。
考虑以上因素, 调整管道下料流转卡中各管道的下料顺序, 重新组合, 采用套料方式, 使管道原材料的利用率达到最佳。同时, 为验证方法的有效性, 选定铁八管道制作为试验对象, 下面对管道下料原材料定额优化过程进行说明。
将铁八管道制作流转卡进行重新排序组合, 因为是工序内套料, 有些余料利用不完全, 对于利用不完全的余料, 用于工序间套料, 将余料充分利用。如下表4, 代号1~2是重新组合后的流转卡中序号1至序号2的管子, 而表中对应的长度则为流转卡中序号1至序号2的管子长度之和。备注说明则是能将余料利用的位置。
上述表2、表3为铁八流转卡优化前后各截取的一部分 (表2、表3涉及产品信息中产品代码采用数字编码替代产品图号) , 按照表2流转卡下料, 前四项用2根6 000 mm的原材料, 第五、六项用2根将6 000 mm的原材料, 第七至第十项分别用2根6 000 mm的原材料, 共需12根钢管原材, 而流转卡重新组合后如表3所示, 根据表3顺序组合下料只需用8根6 000 mm的钢管原材料, 相比调整之前, 可节约4根钢管原材料。组合计算情况见表4。表4中代号1~2是指表3中序号1到序号2, 长度为表3中序号1到序号2的管子下料长度总和, 备注注明余料处理方式或可用余料的使用位置。
由以上流转卡的组合排序及计算可得出套料优化后的铁八管道原材料定额, 下面为铁八机车管道优化前后定额对比。
4结语
管道流转卡作为管件制作各工序的作业卡片, 不仅需要满足钢管定额的优化, 同时需要考虑弯管程序调用、图纸查看的便捷性, 以及管件焊接时的部件关系、管件出、入库的清点便捷性, 以确保管件制作各环节的便捷性和可操作性。因此后续流转卡的编制应按照以下原则。
1) 钢管定长6 000 mm, 采用套料方式下料, 使钢管使用率尽量达到5 900 mm, 余料保证在100~300 mm。
2) 小于Φ22的管件下料时, 必须每次用两根原材料同时下料, 若有小于Φ22的管件台车定额为单数的, 则每批次下料台车数应为双数。
3) 为了不影响后续作业, 我们采用工序内套料, 调整下料顺序, 目前分为:机车或城轨钢管下料、转向架钢管下料、制动公司钢管下料、电器钢管下料、短管车制 (料长小于300 mm) 。
4) 作业人员严格按照流转卡顺序依次下料, 若备注中标注有余料使用位置的, 保留此余料并标记, 不可作废料处理。
5) 考虑余料的充分利用及管道需求时间, 一般生产顺序为:制动公司钢管下料、机车或城轨钢管下料、转向架钢管下料、电器钢管下料、短管车制。