复合材料成型技术

复合材料成型技术（共12篇）

复合材料成型技术 篇1

随着复合材料制造市场发展的多元化, 快速原型技术的产生对复合材料产品的竞争、加速新型产品的开发、制造技术的提高都有很大的推动作用。它综合了数控、检测、激光、机械、计算机、CAD等许多学科的先进技术, 很快在复合材料成形方面得到了广泛的应用。现如今, RP技术已经是制造业新产品开发的一项关键技术。

1 快速原型技术的概述

RP技术是基于物体分层原理来进行产品原型的制作的一种方法, RP技术的基本原理是:根据CAD/CAM技术构造出的理想物体的三维模型, 将其进行分层处理, 然后分析各层截片的轮廓数据, 利用CAD/CAM设计软件将数据原型系统的激光装置, 有选择的利用激光对物体进行切割箔材、烧结粉末、固化树脂、热熔材料等操作, 这样可以使介质行成一系列薄层, 再进行层层迭加使其形成我们设计的三维实体, 从而完成所设计的新产品三维实体模型。

2 快速原型技术 (RP技术) 的工艺方法

2.1 熔融沉积造型工艺

这是一种将各种热熔性的丝状材料 (蜡、ABS和尼龙等) 加热熔化成形方法, 它技术设备简单, 运行费用便宜, 这种工艺适用场合比较灵活, 没有毒气或化学物质的危险, 工艺相对于其它成型方法, 比较干净、操作比较简单、且不产生多余的垃圾。可以快速成型楼空模型, 原材料以线的形式提供, 相对于其它成型方法易于搬运和更快速更换。但是问题在于精度相对低, 难以成型结果比较复杂的零部件。在垂直方向上强度较小, 成形速度也较慢, 不适合构建大型零部件。这种工艺方法适合于产品设计的概念建模以及产品的功能测试。其原理图如图1:

2.2三维打印成型工艺

其工艺原理图如图2:

如图所示, 左侧是一个储料容器, 是材料放置在快速成型设备中的起始位置, 工作平台中间有一个平整的金属平台, 上面有一层层的粉末材料, 它由成型机的滚筒设备铺开, 由成型机打印头喷出的粘结剂进行粘接, 这种工艺的成形速度快, 运行成本也较低, 可以使用淀粉、石膏粉等常见的材料做原材料, 且废弃物较少, 任意结构和形状的零件都适用。

2.3 立体印刷成型工艺

其工艺原理图如图3:

它是快速原型技术中技术应用最广泛、最成熟的一种方法。它在工作过程中首先在成型机工作台上铺一层液态树脂, CAD/CAM软件控制的激光束依照截面轮廓做横、纵向上的激光扫描, 使轮廓内的树脂固化, 然后把工作台下降一定的位置, 在涂上一层树脂, 再进行扫描, 如此反复进行直到整个原型成形完毕。这种工艺可以成形任何形状的三维实体, 仿真性很强, 成形的精度及材料的利用率都很高。

3 RP技术在复合材料中的应用

3.1 复合陶瓷材料的制备

RP技术首先借助支撑材料把陶瓷制品内的可动件和主体联成一体, 再经过预烧工艺除去支撑材料, 然后经过烧结工艺获得陶瓷制品。虽然陶瓷制品都需要经过高温烧制工艺, 但其在制胚过程中可以在常温下进行。

3.2 高分子基复合材料的制备

有机高分子材料具有熔点低、密度小、其自身在熔融状态具有一定的粘性, 不需要外加粘结剂的特点, 所以它是非常理想的快速原型技术的材料。但是有机分子高分子材料的机械的综合性能较低, 就连高密度聚乙烯的抗压强度也只有20MPa~40MPa。所以, 一般都要掺入增强材料来组成有较高机械强度的复合材料。例如:美国用粒度3μm~6μm的玻璃纤维增强的PVC, 制备出了大量的特种模具和零件, 它们的精度高, 抗拉强度好, 且其强度是钢材的3.5倍左右。

快速原型技术在制备高分子材料时, 要注意尽管增强纤维在引出工作头前已经进行过浸胶处理, 即在增强纤维的表面涂抹一层熔融有机高分子材料, 这样可以使新原材料间的相互粘接问题得到解决。但是由于零件的形状具有多个凹槽、空洞、凸起等结构, 这就使得工作头在越过这些结构时, 有些长纤维在离开原来位置时呗自动剪断, 而到达新的位置时又自动与工件粘牢的问题。

3.3 金属基复合材料的制备

在室温或者较低的温度条件下, 高分子材料可以使工作头引出的新料和固化的旧料黏结在一起, 在常温的条件下, 陶瓷材料本身虽然不会出现黏结的现象, 但是经过塑化后的熟料和外加有机黏结剂可以让陶瓷材料黏结成胚, 但是, 这些工艺都不适合制备金属材料。

金属材料的新、旧料之间的黏合比其它复合材料的要困难和复杂。制备金属和金属基复合材料制品使用快速原型技术有快速凝固的特点。作为基体材料的金属在熔融状态时是以金属流的形式从工作头引出的, 这点和快速凝固工艺中的Taglor抽丝方法较为相似。例如:用碳纤维作增强芯料制备复合材料, 它既能够有优良的快速凝固金属的性能, 又可以制的具有综合性能的纤维增金属基复合材料。所以, 使用RP技术制备金属基复合材料是非常具有可行性的。

4 结论

RP技术突破了传统机械零件加工制造的材料成形的工艺, 它引入了自动控制学、机械工程学、计算机、材料学等多种学科的先进制造技术, 并且它在下面两个方面还有非常突出的作用, 制备高分子材料基复合材料各复合陶瓷制品方面;在解决金属材料新旧料之间的黏合问题上它使用的是局部跟踪加热技术和焊接技术, 对这个问题也有很大的帮助, 尤其是RP技术应用在复合材料成形方面, 使复合材料的发展得到了很好的前景。

参考文献

[1]胥光申.用于高精度小尺寸零件制作的光同化快速成型技术的现状与发展[J].机械科学与技术, 2004, 23 (10) :1222-1224.

[2]唐一平, 周宏志, 王平, 等.基于快速成型技木的电火花加I用石墨电极研磨技术[J].西安交通大学学报, 2000, 34 (11) :61-64.

[3]颜永年, 张人估.多功能快递原型制造系统 (M-RPMS) [J].昆明大学学报, 2001, 26 (4) 24-28.

[4]粱剑汀, 单忠德, 张人洁, 等.快速原型与铸造技术的集成成形制造[J].铸造技术, 2001 (6) :29-32.

复合材料成型技术 篇2

婚姻状况： 未婚 民 族： 汉族

培训认证： 未参加 身 高： 174 cm

诚信徽章： 未申请 体 重： 70 kg

人才类型： 在校学生

应聘职位： 技工：，工程/机械：

工作年限： 2 职 称： 高级

求职类型： 实习可到职日期： 随时

月薪要求： 面议 希望工作地区： 广州,,

工作经历

江铜加工事业部 起止年月：-04 ～ 2011-08

公司性质： 国有企业 所属行业：采掘业/冶炼

担任职位： 盘拉

工作描述： 根据调度排产严格按照用户技术要求和技术通知将上道工序的.产品----联拉管生产出各种规格的光管和内螺纹管坯。

离职原因： 实习期满

毕业院校： 江西省鹰潭职业技术学院江铜校区

复合材料成型技术 篇3

关键词：材料成型；控制；自动化技术

0 前言

材料成型及控制技术是保证材料质量以及性能的关键技术，随着航空、建筑、能源、交通运输业的发展，材料应用越来越广泛，材料也越来越重要，材料的质量以及性能的稳定性受到广泛的关注，由于材料的质量与性能影响着机械构件性能的有效性，甚至会使整个机械构件失效，因此，研究材料成型及控制与自动化技术十分重要，有助于提升材料的质量与性能，促进材料技术的进步发展。

1 材料成型及控制概述

材料成型及控制的核心内容在于材料成型及控制技术，下面对材料成型及控制技术进行详细的阐述。第一，焊接技术，焊接技术是为了满足工业化发展需求而发展起来的，主要包括钎焊、熔焊及固相焊技术，近些年焊接技术发展迅速，对工业发展起到了促进作用，且随着先进技术的发展，焊接技术不再是一种单纯的连接技术，逐渐发展成了一种高科技，多领域技术，正逐渐朝着陶瓷材料，高分子材料以及生物组织领域发展。[1]第二，铸造技术，铸造技术是材料成型及控制技术中的关键技术，铸造的核心在于在液态金属凝固过程中实现材料的成型，将材料铸造成指定的形状、尺寸等。铸造技术应用的注意事项在于凝固组织的形成与控制，通过控制凝固过程能够有效减少锻造缺陷产生的几率，以免出现铸件表面粗糙以及尺寸不符的情况。第三，锻压技术，锻压技术在于材料的塑性成型与控制，锻压技术的应用范围极其广泛，适用于大规模生产，具有较好的发展前景，通过研究锻压技术，可能实现材料的自动化以及高产化生产，以便能够发挥出更加重要的作用，应用与更加大规模的生产之中。

2 材料成型及控制的发现现状

随着先进技术的发展，为材料成型及控制技术的发展创造了条件，促进了材料成型及控制技术的发展，生产上的自动化与智能化也成为可能，但总体而言，我国的材料成型及控制技术水平仍有待提高。材料成型及控制技术的发展中存在的问题有三点，第一，耗时长，耗时时间长是材料成型及控制技术存在的主要问题，耗时时间长说明我国的材料成型及控制技术还不够成熟，仍处于探索阶段，材料成型及控制技术的工艺较为复杂，后续处理难度较大，致使技术耗时时间较长，制作效率较低。第二，环境污染严重，环境污染严重也是一个较为严重的问题，当前环境形势严峻，环境污染严重，不能再以污染环境为代价发展经济，不符合可持续发展理念，材料成型及控制技术对环境会造成较大的污染，弊端明显，严重影响了材料成型及控制技术的应用。促进技术发展，革新新技术至关重要，解决环境污染严重问题迫在眉睫。第三，能耗严重，能耗大极其不利于材料成型及控制技术的发展，当前我国能源紧缺，能源的合理利用优化配置受到广泛的关注，能源消耗严重会阻碍技术的进步与发展。总之，材料成型及控制的发展现状不容乐观，能耗大、耗时长、污染严重等问题都阻碍了材料成型及控制技术的发展，革新技术，发展节能技术，提高材料成型及控制技术的高效性、节能性以及环保性至关重要，是材料成型及控制技术发展的有效途径。

3 自动化技术在材料成型及控制中的应用

3.1 锻压领域中的应用

锻压技术是指通过锻压设备以及模具对坯料施加压力，使其发生变形，获取所需形状及尺寸的方法，材料成型及控制技术中的重要组成部分，因而，自动化技术在材料成型及控制中的应用形式之一就是在锻压领域的应用，研究显示，自动化技术在锻压领域发挥了重要作用，具有一定的应用价值。[2]将自动化技术应用于锻压领域需要做到以下几点：第一，将电子、气动、检测、液压以及机械等新技术应用于材料成型及控制技术，为自动化技术在锻压领域的应用创造了条件，从而提升锻压技术的自动化能力，有助于促进其自动化的发展，使其能够快速进行换模，并具有高精度、低噪音、防护完善等优点。第二，将数控系统应用于材料成型及控制技术，应用于锻压领域，利用数控技术结合机器人、自动仓库等系统，形成多系列柔性制造系统，促进自动化技术的发展，提高锻压技术能力。第三，研发新技术，提升自主研发能力，拥有自主知识产权，解决锻压机械自动化水平低的问题，提升锻压机械的自动化能力，促进自动化技术在锻压領域的发展。

3.2 焊接领域中的应用

自动化技术在焊接领域应用的效果最为明显，随着计算机技术以及自动化技术的发展，焊接技术自动化已经成为一种趋势，焊接技术已经初步成为一项自动化技术，不仅如此，各种自动化的焊接机械在工业领域也发挥了不可替代的作用。焊接技术的核心是加热、加压、熔合、连接的过程，通过加热加压使材料熔化，使热塑材料的表面熔合，达到连接的目的。自动化技术应用于焊接领域主要体现在以下几点：第一，实现焊接过程的自动化控制，通过自动化技术，可以使机械设备进行自动检测，加工及调节，通过在计算机上设定程序及指令，能够实现焊接机械作业的自动化，[3]通过实现焊接技术的自动化，不仅能够大幅度提高材料构件产量，提高材料质量，还能够降低劳动成本，提高工作效率以及材料生产的安全性；第二，焊接技术自动化主要依靠计算机控制，通过计算机控制，设定程序，能够实现焊接机械设备生产的自动化与智能化，有助于实现集成化生产，扩大生产规模，提高生产质量。

3.3 铸造领域中的应用

锻造技术是人类较早掌握的加工成型技术，具有悠久的历史，在材料成型及控制技术中具有不可替代的作用。自动化技术应用于铸造领域需要做到以下几点：第一，引进先进的技术设备，提高材料铸造的质量，为材料铸造的自动化发展创造条件。例如，应用光谱仪以及热分析仪，对铸件质量进行有效的控制，提高铸件效率以及铸件的自动化。第二，研究自动化技术，促进自动化技术的成熟发展，提升自主研发能力，对大规模铸造企业中的熔炼环节进行计算机自动化监控，从而对温度、成分及效率等进行有效控制。

4 结语

材料成型及控制与自动化技术的发展对材料质量与稳定性的提升具有重要作用，研究相关技术，使其在锻压领域、焊接领域以及铸造领域发挥出作用，创造价值，有助于提升材料质量，为机械构件的质量打下坚实的基础。

参考文献：

[1]陈翠欣，薛海涛，丁俭，李永艳，李宝娥，李海鹏.材料成型专业实用型人才教学模式探讨[J].科技创新导报，2013（35）.

[2]李茂廷，傅旻，胡军，苏海龙.材料成型及控制工程专业“基础+专业”双重特色教育的探索[J].教育教学论坛，

2013（20）.

[3]黄长清.材料成型及控制工程专业（方向）特色化建设与实践[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2013

高分子材料成型加工技术的进展 篇4

1 高分子材料的主要成型方法

高分子材料的成型加工是为了提高生产的效率, 增强产品的功能性, 降低成本, 缩短交货的期限。让产品逐步向精小、轻质和功能强大发展。国内使用最为广泛的分子材料成型加工技术有以下几种:压力挤出成型技术、组合注射成型技术、吹塑成型和其他塑料成型等。

1.1 挤出成型技术

挤出成型技术主要是以螺旋杆旋转带动整个设备的运行, 在这个过程当中需要连续地将已经塑化好的成型高分子物料从机器的机筒部分挤到机头部分, 融化的高分子物料能够通过设备的机头口模形成设定的形状, 再采用牵引装置将成品连续地从模具设备当中拉出冷却, 最终拉伸出需要的形状。在挤出成型的步骤为加入熔融高分子料——塑化——半成品成型——最终定型等一系列的过程[1]。利用这种成型方式可以制造出外观和内在品质的成品, 与高分子原材料的配方、挤出设备、高分子材料在设计和加工精度、成型工艺等条件分不开。在此技术的运用当中需要注意成型挤出的温度、挤出机的工作压力、螺杆转轴的运转速度、高分子材料挤出和牵引的速度、成品冷却定型的技术等。但是制造的产品会随着设备结构、工艺要求、质量等的不同而有不同的改变。

1.2 组合注射成型技术

注射成型技术在国内应用较为广泛, 这种技术可以用于更为复杂的立体几何图形的塑料成型。注射成型技术在工业上的应用很广泛, 加上产品的成型周期比较短、种类繁多、在制造时结构尺寸稳定、精密度高、适合自动化生产等优势。因此在整个塑料制件生产行业中, 注射成型占据非常重要的地位。组合注射成型技术可以分为以下几种:1) 由不同材料组合方式进行的成型技术, 比如嵌合成型、拼接成型、多材质融合成型等;2) 以组成化学反应进行注射, 比如反应注射成型、注射涂装成型、或则是以压缩和注射城乡、表面贴合成型、磁场成型等方式[2]。

2 高分子材料成型加工技术的发展趋势

成型加工技术是将信息的储存和光盘加工技术结合成反应成型技术, 这种结合的技术可以将传统塑料塑化成型过程中存在的步骤多、制造周期长、需求的能耗大、储存容易受到污染破坏、工序过于复杂等问题加以解决。此外还能够将光盘的生产制造的步骤浓缩为一体, 并进行梳理整合, 再利用塑化的连续的动态反应促进塑料的成型, 更是新技术的研发最为方便的方式。在此过程中能研发出更为精密的高分子材料注射成型装备, 达到降耗绿色节能目的, 有效控制产品的质量[3]。发展独具特色的高分子材料成型加工技术的装备及生产工艺技术, 实现由借鉴到跨越的转变。

3 结束语

由此可知, 在高分子材料成型加工技术的进展当中, 主要是生产设备和生产技术工艺的发展。这一技术的发展解决了大型工业生产的产能、生产效率、产品性能等多方面的提升问题。技术的提升推动了多个领域的向前发展。

摘要：由于社会的发展, 科技不断更新, 高分子材料在多个领域中得到广泛的应用。本文根据高分子材料成型的主要方式, 阐述了其主要成型方法和成型加工技术的发展趋势。

关键词：高分子,材料成型,加工技术,进展

参考文献

[1]黄汉雄.高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策 (上) [J].橡塑技术与装备, 2006, 32 (5) :11-21.

[2]瞿金平, 彭响方.马克思主义哲学在高分子材料成型加工新技术研究中的指导作用[J].华南理工大学学报 (社会科学版) , 2001, 3 (1) :25-30.

材料成型与加工技术(DOC) 篇5

制造业是提高国家工业生产率、经济增长、国家安全及生活质量的基础，是国家综合实力的重要标志。现如今我国制造业面临巨大挑战，因而加强材料成形加工技术与科学基础研究，大力采用先进制造技术，对国民经济的发展具有重要意义。

材料成形加工技术与科学既是制造业的重要组成部分，又是材料科学与工程的四要素之一，对国民经济的发展及国防力量的增强均有重要作用。“新一代材料精确成形加工技术”与“多学科多尺度模拟仿真”是现代两个重要学科研究前沿领域。高新技术材料的出现，将加速发展以“精确成形”及“短流程”为代表的材料加工工艺，包括：全新的成形加工方法与工艺，及传统成形加工方法的改进与工序综合。“模拟仿真”是产品计算机集成制造、敏捷制造的主要内容，是实现制造业信息化的先进方法。并行工程已成为产品及相关制造过程集成设计的系统方法，以计算机模拟仿真与虚拟现实技术为手段的虚拟制造设计将是先进制造技术的重要支撑环境。网络化、智能化是现代产品与工艺过程设计的趋势，绿色制造是现代材料加工技术的进一步发展方向。

面对市场经济、参与全球竞争，必须加强材料成形加工科学与技术的基础和应用研究。只有使用先进的材料加工技术，才能获得高质量产品的结构和性能，这些高性能的先进材料包括传统材料和新材料。发展材料成形加工技术对我国制造业以高新技术生产高附加值的优质零部件有积极作用，可扩大材料及制造范围、提高生产率、降低产品成本、增强企业国际竞争能力。

制造业在过去的几年中发生了巨大变化，而现代高科技及新材料的出现将导致材料成形加工技术的进一步发展与变革，出现全新的成形加工方法与工艺，传统加工方法不断改进并走向工艺综合，材料成形加工技术则逐渐综合化、多样化、柔性化、多科学化。

第二章 现代材料成形加工技术与科学

2.1现代材料成形加工技术的作用与地位

我国已是制造大国，仅次于美、日、德，位居世界第四位。材料成形加工行业则是制造业的重要组成部分，材料成形加工技术也是先进制造技术的重要内容。铸造、锻造及焊接等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。目前，在汽车行业中汽车重量的65%以上仍由钢铁、铝及镁合金等材料通过铸造、锻压、焊接等加工方法而成形。材料成形加工技术与科学又是材料科学与工程的四要素之一，它不仅赋予零部件以形状，而且给予零部件以最终性能及使用特性。

制造业在过去的几年中发生了巨大的变化，这种变化还会延续。高速发展的工业技术要求材料加工产品精密化、轻量化、集成化；国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短；日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低、污染少；另外材料成形本身制造好、成品率高。为了生产高精度、高质量的产品，材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展；材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多科学化。

面对市场经济、参与全球竞争，必须加强材料成形加工科学与技术的基础和应用研究。只有使用新近的材料加工技术才能获得高质量产品的结构和性能，这些高性能的先进材料包括传统材料和新材料。发展材料成形加工技术对我国制造业已高新技术生产高附加值的优质零部件有积极作用。

2.2材料成形加工技术的发展趋势

美国在“新一代制造计划”中指出，未来的制造模式将是批量小、质量高、成本低、交货期短、生产柔性、环境友好；未来的制造企业要掌握十大关键技术，其中包括快速产品与工艺开发系统、新一代制造工艺及装备及模拟与仿真三项关键技术。其中新一代工艺包括精确成形加工制造或称净终成形加工工艺。净终成形加工工艺要求材料成形加工制造向更轻、更薄、更强、更韧及成本低、周期短、质量高的方向发展。

轻量化、精确化、高效化将是未来材料成形加工技术的重要发展方向。近年来，随着汽车工业的迅速发展，对通过降低产品的自重以降低能源消耗 和减少污染（包括汽车尾气和废旧塑料）提出了更迫切的要求，轻质、高质量的绿色环保材料将成为人们的首选。镁合金就是被世界各国材料界看好的最具有开发和应用发展前途的金属材料。

镁合金压铸件广泛应用于交通工业（汽车、摩托车及飞机零件等）、IT行业（手机、笔记本等）、小型家电行业（摄像机、照相机及其它电子产品外壳等）。汽车离合器和变速箱壳体采用镁合金压铸件比铝合金重量分别减轻2.6kg和2.5kg。同时，压铸镁铝合金产品在体育运动（自行车架与踏板、滑雪板等）、手工工具（链锯、岩钻等）、国防建设（轻型武器、步兵装备）等领域亦有十分广阔的应用前景。

2.3材料成形加工过程的建模与仿真

随着计算机技术的发展，技术材料科学已成为一门新兴的交叉学科，成为材料研究的重要手段，是除实验和理论外解决材料科学中实际问题的第三个重要研究方法。它可以比理论和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究。因此，基于知识的材料成形工艺模拟仿真是材料科学与工程的前沿领域及研究热点，而高性能、高保真和高效率则是模拟仿真的努力目标。根据美国科学研究院工程技术委员会的测算，模拟仿真可提高产品质量5～15倍，增加材料出品率25%，降低工程技术成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，增加投入设备的利用率30%～60%，缩短产品设计和试制周期30%～60%，增加分析问题广度和深度的能力3～3.5倍等。

2.4材料的快速成形与虚拟制造

我国制造业的主要问题之一是缺乏创新产品的开发能力，因而缺乏国际市场竞争能力。随着全球化市场的激烈竞争，加快产品开发速度已成为竞争的重要手段之一。制造业要满足日益变化的用户要求，必须有较强的灵活性，以最快的速度提供高质量产品。

虚拟制造是CAD、CAM和CAPP等软件的集成技术，其关键是建立制造过程的计算模型，虚拟仿真制造过程。虚拟制造以并行方式进行产品设计、加工和装配，对各单元采用分布管理，而且不受时间、空间限制。虚拟制造的基础是虚拟现实技术。所谓“虚拟现实”技术是利用计算机和外观设备，生成与真实环境一致的三维虚拟环境，使用户通过辅助设备从不同的“角度”和“视点”与环境中的“现实”交互。与智能制造、虚拟工厂、网络化制造集成，材料加工过程建模与仿真将成为制造业新产品过程设计的非常有效的工具。

第三章 新一代材料成形加工

3.1材料成形加工技术发展特征

材料成形加工技术在现代发展的过程中，形成“精密”、“优质”、“快速”、“复合”、“绿色”、“信息化”的特征。

1.材料成形加工技术的“精密”特征：成形精度向净成形的方向发展 材料成形加工技术的重要特征是精密化，以制造技术而论，从尺度上看，精密制造技术已经跨越了微米级技术，进入了亚微米和纳米技术领域。材料成形加工技术也在朝着精密化的方向发展，表现为零件成形的尺寸精度正在从近净成形向净成形，即近无余量成形方向发展。“毛坯”与“零件”的界限越来越小。

2.材料成形加工技术的“优质”特征：成形质量向近无缺陷、“零”缺陷的方向发展

如果说净成形技术主要反映的是成形加工技术的尺寸与形状精密的特征，反映了成形加工保证尺寸及形状的精密程度，那么，反映成形加工优质特征的则是近无缺陷、“零”缺陷成形加工技术。这个“缺陷”是指不致引起早期失效的临界缺陷的概念。采取的主要措施有：采用先进工艺、净化熔融金属、增大合金组织的致密度，为得到健全的铸件、锻件奠定基础；采用模拟技术、优化工艺技术，实现一次成形及试模成功，保证质量；加强工艺过程监控及无损检测，及时发现超标零件；通过零件安全可靠性能研究及评估，确定临界缺陷量值等。

3.材料成形加工技术的“快速”特征：成形过程向快速方向发展

为满足现代消费观念的变革以及市场的剧烈竞争化，“客户化、小批量、快速交货”的要求不断增加，需要材料成形加工技术的快速化。

成形加工技术的快速特征表现在各种新型高效成形工艺不断涌现，星星铸造、锻造、焊接方法都从不同角度提高生产效率。

3.2新一代材料成形加工技术

制造技术可分为加工制造和成形制造（以液态铸造成形、固态塑性成形及连接成形等为代表）技术，其中成形制造不仅赋予零件以形状，而且决定了零件的组成。

3.2.1精确成形加工技术

近年来出现了很多新的精确成形加工制造技术。在轿车工业中还有很多材料精确成形新工艺，如用精确锻造成形技术生产凸轮轴等零件，液压胀形技术，半固态成形及三维挤压发等。摩擦压力焊接技术近来也备受人们关注。

以挤压铸造及半固态铸造为代表的精确成形技术由于熔体在压力下充型、凝固，从而使零件具有好的表面及内部质量。半固态铸造是一种生产结构复杂、近净成形、高品质铸件的材料半固态加工技术。半固态铸造铝合金零件在汽车上的应用其区别于压力铸造和锻压的主要特征是：材料处于半固态时在较高压力（约200MPa）下充型和凝固。材料在压力作用下凝固可形成细小的球状晶粒组织。

3.2.2快速原型制造技术

随着全球化及市场的激烈竞争，加快产品开发速度已成为竞争的重要手段之一。制造业要满足日益变化的用户需求，制造技术必须具有较强的灵活性，能够以小批量甚至单批量生产迎合市场。快速原型制造技术以离散和堆积原理为基础和特征，将零件的电子模型按一定方式离散成为可加工离散面、离散线和离散点，然后采用多种手段将这些离散的面、线和点堆积形成零件的整体形状。有人因该技术高度的柔性而称之为“自由成形制造”。近年来快速原型制造已发展为快速模具制造及快速制造，这些技术能大大缩短产品的设计开发周期，解决单件或小批零件的制造问题。

3.3新一代产品制造设计的研究

未来智能制造公司需要一系列核心智能，以便在集成设计、制造和商业服务系统内进行智能商务运作。这一系列的智能核心即可预测性、可生产性和廉价性、污染防治、产品与工艺性能。

研究这些特点已使集成设计、制造和服务成为一个具有竞争力的系统学科。如果将这种集成工程系统理解成为一种科学，就可以将其归为已经成熟的分析方法，然后就可以确定基本参数及如何测量它们，从而可以预测期行为。下面是在材料加工和新一代产品制造设计中将建模与仿真用作智能核心的基本要点：

1.数字产品和工艺建模的可预测性

随着具有竞争力的缩减产品发展与实现周期的蓬勃发展，在产品与工艺合成中的所有决策需要精度的建模与仿真工艺，以使物理基础的或行为基础的设计属性生效。在动力学、热力学、理学、材料和行为系统中有效运用建模工具是未来数字制造的先决条件。这些模型和知识要在网络和协作环境下共享，最新的SGI（美国图形工作站生产厂商）工作站可以在数分钟至数小时内解决极为复杂的工程问题。制造商可以使用高度工程化的仿真模型来帮助供货商改变模型设计和运送近于零缺陷的铸件给消费者，这样会尽量减少返工和缺陷。2.材料的可生产性和廉价性

廉价的制造材料对制造业特别是航空业一直是一个挑战。随着对环境和性能的规范和限制越来越多，各公司正在寻找更好的超级合金高温材料和类似网状的工艺技术，以降低原材料和制造运作过程的成本。现在，研究机构中的多数研究工具和工艺模型对公司在制造过程中预测并验证材料属性是远远不够的。我们必须将着眼点从尺寸精确性扩展到材料性能，以便获得对工艺、机器和零件的品质的全面了解。这将引导我们开创集材料、制造、物理和计算学等交叉学科的研究工作，以推进我们对制造学的了解。

3.绿色生产和工艺的污染防治

我们需要新的规范使传感器和工艺控制这种技术更好的整合，以便更少的发展和安装成本提供更高的能源效率并降低污染。绿色制造系统应改进以使工厂监控工艺参数，并直接、精确和快速的获得真实的工艺信息。另外，需要可代替的化学基础的涂层技术来影响化学自由制造工艺，还需要新型的传感器通过化学手段监控和控制腐蚀环境。正在出现的技术，诸如微电子机械基础的工艺传感器和无线电通信，需要发展和工程化以满足这些挑战性的需求。

4.产品与工艺性能的先进维护技术

服务和维护对于保持产品和工艺的质量及客户的满意度是非常重要的。确定系统失效原因的难点归结为几种因素，包括系统复杂性、不确定性和缺乏足够的纠错工具。当前，许多组织工业正实行的服务和维护就是基于响应的方法。组织我们解决这些问题的基本原因是对制造机器和设备每天的情况了解不足。我们只是不知道如何定量预测零件和机器的性能退化。我们缺乏有效地预测模型和工具，它们可以告诉我们给定工艺参数的具体值时会有什么情况发生。我们要进行研究，以了解产品和机器故障生产的原因，开发智能和可重复配置这些目标，需要智能软件和网络设备来提供预先维护能力，诸如性能退化测量、故障修复、自维护和远程诊断。这些特点允许制造和加工工业能发展预先维护策略，以保证产品和工艺性能，并最终消除不必要的系统瘫痪。

第4章 绿色再制造与材料成形加工的可持

续发展

在当今全球经济发展的同时，对自然资源的任意开发利用带来了全球的生态破坏、资源短缺、环境污染等重大问题。其中，机电产品制造业是最大的资源使用者，也是最大的环境污染资源之一。通过研究再制造工程理论和技术，可以为废旧产品的科学利用提供依据，指导规范当前的再制造市场。

再制造工程是以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、环保为目标，以先进技术和产业化市场为手段，来恢复或改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。通过再制造的研究，可形成闭环的产品物质及信息流系统，实现由产品的开环处理和材料资源的闭环回收，发展到产品闭环使用的高级阶段，实现高级资源物质流的最优化循环。

4.1再制造过程的设计基础

针对失效的产品进行再制造，首先要对其进行再制造设计，再制造的设计基础包括产品的失效机理及寿命预测、再制造性的评价等内容。

4.1.1产品失效机理及寿命预测

产品服役的环境行为及失效机理研究是实施再制造工程重要的基础理论依据。从宏观和微观上研究零部件在复杂的环境中失效的机理和损伤的规律。主要研究复杂环境中多因素非线性耦合作用下的零部件失效机理，包括腐蚀介质与力学因素联合作用下的零件损伤机理，温度场与应力场耦合作用下的零部件损伤行为，多轴载荷作用下零部件的疲劳破坏行为，以及汽液固多相流环境中零部件的腐蚀、冲蚀、穴蚀交互损伤规律。

产品寿命预测与剩余寿命评估方法建立在零部件失效分析的基础上，应用力学理论建立失效行为的数学模型，并与加速试验结果相结合，以建立产品寿命的预测评估系统，评估新品、再制造产品的寿命及产品的剩余寿命。

4.1.2产品再制造性的评价

废旧产品的再制造性是决定其能否进行再制造的前提，是再制造基础理论研究中的首要问题。再制造性是指将技术、经济和环境等因素综合分析后，废旧产品所具有的通过维修或改造后恢复或超过原产品性能的能力。

4.2再制造材料成形加工关键技术

废旧产品经过再制造论证后，要实施再制造必须依赖于先进的材料成形加工技术。

4.2.1复合表面工程技术

零件的失效多起源于表面，因此表面工程技术是再制造过程中的核心技术。表面过程，是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等，已获得所需要表面性能的系统工程。表面工程是由多个学科交叉、综合而发展起来的新兴学科，它以“表面”为研究核心，在有关学科理论的基础上，根据零件表面的失效机制，以应用各种表面工程技术及其复合为特色，逐步形成了与其他学科密切相关的表面工程基础理论。表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能。表面工程的基本特征是综合、交叉、复合、优化。复合表面工程是先进表面工程的重要基础内容。复合表面工程主要包括多种表面技术的复合和多种表面材料的复合两种形式。国外称之为第二代表面工程新技术。

1.多种表面技术的复合

多种表面技术的复合能够形成新的涂层体系，并建立表面工程新领域。单一的表面技术由于其固有的局限性，往往不能满足日益苛刻的工况条件的要求。综合运用多种表面技术的复合可以通过最佳协同效应获得了“1+1>2”的效果，解决了一系列高新技术发展中特殊的工程技术难题。

多种表面技术的复合主要研究内容包括：

⑴ 研究可产生协同效应的多种技术之间的复合和设计；表面复合涂层在恶劣工况下表面或界面之间的协同效应机理。

⑵ 研究表征功能梯度材料（FGM）性能与组成的梯度变化，应用计算机逆向设计对FGM覆层的组成和结构进行优化；开发热喷涂、电刷镀、气相沉积等工艺制备FGM覆层的技术；研究金属、金属间化合物、陶瓷等FGM涂层性能。

⑶ 应用物理气相沉积、化学气相沉积和高能束辅助沉积在再制造毛坯上形成超硬膜。研究真空膜层成膜界面行为与膜层性能关系；形核及生长动力学；在晶格错配度较大条件基体强度与超硬膜结合强度的关系；复合膜组元之间的交互作用。

2.多种表面材料的复合

多种表面材料形成的复合涂层不但具有单一结构涂层所具有的性能，还因复合材料的不同而获得特殊性能或具有多功能的性能涂层，复合涂层的研究和应用日益增多。由各种材料复合获得的复合涂层种类主要有：金属基陶瓷复合涂层、陶瓷复合涂层、梯度功能复合涂层等。

4.2.2纳米表面工程技术

纳米表面工程是以纳米材料和其他低维非平衡材料为基础，通过特定的加工技术或手段，对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。纳米涂层及纳米表面自修复材料和技术是以纳米材料为基础，通过特定的工艺手段，对固体的表面进行强化、改性，或者赋予表面新功能，或者对损伤的表面进行自修复。例如：

⑴ 纳米颗粒复合电镀刷技术 ⑵ 纳米颗粒复合原位动态自修复技术 ⑶ 纳米材料热喷涂技术 ⑷ 金属表面纳米晶化技术

纳米表面工程的主要技术基础包括：

① 纳米涂层的制备技术的基础研究，特别是研究纳米材料在介质中的分散和稳定等关键工艺；纳米涂层的高强度、高韧性及其他特殊优异性能；纳米涂层对热疲劳及高温磨损等苛刻条件下的微裂纹萌生、扩展和损伤抑制机理；纳米涂层抗氧化性和热稳定性的机理等。

② 研究非晶复合纳米晶涂层形成的机理与影响因素，包括材料表面纳米结构和非晶纳米晶复合涂层结构和体相的物理化学现象；涂层显微组织的形成与演化规律、缺陷与热应力的形成机理、界面结合情况等。研究非平衡条件下低维材料的结构与行为以及宏观与微观的一体化，包括“尺度问题”和“表面、界面问题”，为开发纳米电刷镀技术、纳米热喷涂技术、纳米气相沉积等及其复合技术提供技术基础。

③ 纳米原位动态减摩自修复技术的基础研究。在不停机、不解体的状况下，应用摩擦化学理论，利用纳米颗粒的特性在摩擦微损伤表面原位动态形成自修复膜层的方法及材料。研究内容包括：纳米结构的润滑膜、自修复薄膜等的生长机理和服役特性；纳米润滑添加剂对摩擦表面的强化和对初期磨损表面的原位动态自修复等机制；纳米添加剂的组成、形态、结构、反映活性等与损伤动态自修复功能的关系规律，开发与摩擦表面结合良好、具有优良抗磨损和承载能力的纳米磨损动态自修复技术及摩擦表面原位强化技术。

4.2.3特殊环境下的应急再制造技术

我国有大量的设备服役在苛刻的环境条件下，如在野外环境下石油、天然气设备；水电、公路铁路施工设备等；在严重快速磨损的高原沙漠地区，在高温、高湿、高烟雾海洋环境下的严重腐蚀或磨损等。特殊环境下的装备应急再制造关键技术以恢复服役性能为重点，对再制造的时间、空间、标准、技术条件等有特殊要求，具有现场性、应急性、易噪性等特点。研究内容主要包括：

1.应急快速维修技术

高科技条件下的局部战争及生产线协同运行等作业方式缩短了损伤装备修理的时间和空间，因此应急快速维修的地位和作用也变得更为重要。采用先进技术快速修复损伤的装备，使其迅速恢复战斗力和生产力，是高科技条件下的作战与生产对应急维修技术的要求，也是装备再制造的重要研究方向。主要技术基础：

⑴ 研究军用装备的战伤特点及装备突发故障规律，建立应急维修技术专家系统。

⑵ 开发适应于高低温、高负荷、强辐射等苛刻条件下使用的耐磨、防腐化学粘涂材料（复合型胶粘剂、纳米胶粘剂、特种功能胶粘剂）；研究粘结粘涂层的衰变性能；研究快速固化机理和技术，如紫外线固化、微波固化技术等；重点开发适用于战伤及突发损伤的粘接、冷焊、扣合、堵漏等应急快速抢修技术。

⑶ 研究提高部队作战和野外施工作业应急机动保障能力的关键技术，开发通用化、小型化、标准化、智能化、数字化的靠前抢修配套工具和仪器，开发多种现场抢修车及方舱等。

2.再制造毛坯快速成形技术

再制造毛坯快速成形技术，是利用原有废旧的零件作为再制造零件毛坯原料，根据离散和堆积成形原理，利用CAD零件模型所确定的几何信息，采用积分原理和先进熔覆技术进行金属的熔融堆积，快速成形。主要技术基础：

⑴ 建立产品结构、零部件及表面涂层体系的再制造计算机辅助工程系统（RCAE），研究零件受损检测和几何特征定位，开发再制造毛坯表面三维几何参量测试及再制造建模系统。

⑵ 研究适宜快速成形的高熔点材料，解决金属直接快速成形的致密性、成形材料与基体的结合强度、成形材料间的内聚强度等问题。

结 论

本文指出我国制造业的基础共性技术领域材料成形加工技术与科学的发展方向，以推动该领域的发展和进步。

新一代制造工艺及装备、建模与仿真及快速产品与工艺开发系统是面向现代的三项关键先进制造技术。轻量化、精确化、高效化将是新一代成形加工技术的重要发展方向，材料成形加工向更轻、更薄、更精、更强、更韧、质量高、周期短及成本低的方向发展。

在新一代成形加工技术与材料成形加工的发展中不断面临的环保、资源、市场竞争等问题上，绿色再制造又成为了成形加工技术的进一步发展趋势。绿色再制造材料成形加工关键技术基础的研究目标和内容涉及材料学科和机械学科的前沿，符合废品资源化和我国可持续发展战略的原则和内容，其中许多技术基础的研究内容优又是根据我国废旧产品再制造的需求提出的，具有较强的学科创新性、前瞻性以及广阔的应用与发展前景。

参考文献

朱高峰主编.全球化时代的中国制造.北京：社会科学文献出版社，2003

柳百成，李敏贤，吴俊郊等.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，1998，3456789

石力开.新材料的发展趋势及其在我国的发展状况，1996，师昌绪.高技术新材料的现状与展望.机械工程材料，1994，柳百成，荆涛等.铸造工程的模拟仿真及质量控制.北京：机械工业出版社2001，中国机械工程学会.“九五”机械工业科学技术重大进展，2001

中国环境污染状况备忘录.世界环境，1998

徐滨士，马世宁，刘世参等.21世纪的再制造工程.中国机械工程，2000

周尧和.21世纪需要绿色集约化铸造，1998

成都理工大学

材料成型与加工技术

姓名：陈康

学号：2015050207 专业：机械工程及其自动化

院系：核技术与自动化学院

高校材料成型专业的教学实践探讨 篇6

【关键词】材料成型 实验 教学实践

【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）07-0252-01

教学实践是工科类专业实现培养高技术人才目标的一个重要途径，同时也是高等工科院校实施教育教学改革的重要内容，尤其对于提高学生的综合实践能力和创新思维能力具有不可估量的作用。材料成型专业的教学实践活动直接影响到专业人才的素质，要取得良好的教学效果，培养出高质量的应用型人才，就必须要重视教学实践的重要性。

一、材料成型专业教学实践的现状分析

（一）教学实践教师本身缺少实践经历

俗话说：“打铁还需自身硬”，要提高教学实践的质量，指导老师的作用很关键，从目前情况来看，多数指导老师都具有相当高的理论水平，却没有实际的社会实践经历，对此我们采取“老中青”相结合的方式，将有丰富工程实践经验的老教师和年轻教师组成团队，理论和实践相结合，不断提高教师的教学实践能力和理论指导水平，加强年轻教师的工程意识和实践动手能力。

（二）缺少生产实习教材

对于生产实习教材不足的问题，一方面，学校应与实习企业的技术人员沟通合作，共同编写教材；另一方面，从实习单位内部挑选一些针对性较强的培训资料，经过编辑修改后作为实习教材，除此之外，最重要的还是要提高教师的理论实践水平，自行编写教材。

（三）教学实践内容陈旧且相互独立

随着很多新兴材料成型技术的不断涌现，很多企业的设备和技术也在不断地更新，但是学生的技术水平却还停留在对以前较古老技术的运用上，学生在未来工作中很难适应其要求。另外，大多数学生只是为了完成实验而做实验，实验过程基本都是按照指导书给定的步骤一步步进行，并没有发散思维进行创新，这在一定程度上限制了学生的创新性，也导致与教学实践对创新能力的要求相距甚远。

二、材料成型专业教学实践的改革措施

（一）加大师资队伍的建设力度

指导教师的能力直接关系到教学实践质量的高低，必须要加强师资队伍的建设，提高教师的整体素质，形成一支爱岗敬业、敢于创新、经验丰富的实践教学队伍。为保证教学实践活动的有序进行，必须要明确教师的分工职责，鼓励理论教师参与到实验室基地建设和实践教学的改革中。通过思想政治教育调动其工作积极性，利用政策引导吸纳高学历的科研人员加入到教师队伍中。

（二）加强教学实践基地的建设

与理论教学相比，工科专业更加注重动手实践能力的培养，所以学校加大教学实践的投入是非常必要的，不断改善教学实践的条件，如通过多种渠道和方式筹借资金购买最新的实验设备和仪器，依托地方企业共同扩建实验基地等，为学生实习提供机会，也可以联系兄弟学校进行资源共享，将教学实践的作用发挥到最大。

（三）改进教学实践方法和更新教学实践内容

学校需不断改进材料成型专业的教学实践模式，如不断更新教学实验设备，紧跟专业的发展速度，教学实践的内容应顺应专业的发展方向，并结合企业的发展状况，设定一些可以锻炼学生实际动手能力的实验选题，不仅能够充分发挥学生的自主创造力，而且与企业的发展紧密结合，有利于提高教学实践的教学效果。

（四）加大对学生毕业设计的重视程度

毕业设计是工科专业的一项重要教学实践活动，是对学生的知识理论运用能力、动手实践能力和创新设计能力进行全面综合考察的一种有效办法。教师可提前公布选题，学生根据自己的专业优势和兴趣选择方案，按计划和任务安排展开设计工作，紧抓选题，使设计尽可能地贴近实际生产生活，如参照工厂生产的产品设计一个金属模具。

三、结语

教学实践是学生从学校过渡到社会的必经之路，高校生在理论学习之余通过教学实践可以巩固专业理论知识、培养创新思维能力、增强事业心和使命感。材料成型专业所涉及到的方面广泛，教学实践中存在的问题还很多，如果不能很好的处理，将会阻碍学生实践动手能力的提高。因此，材料成型专业的教学实践活动还需要不断地探索，应结合专业本身的特点、企业的需求状况和科学技术的发展情况等多方面因素，不断完备教学实践的各个环节，才能为社会培养出高素质的专业技术人才。

参考文献：

[1]吴志方，吴润，从善海.金属材料工程专业综合实验教学的改革[J].中国冶金教育，2011（1）：36-38.

[2]金耀华，王正品，高巍.金属材料工程专业生产实习质量的研究 [J].价值工程，2012，31（7）：160-161.

复合材料成型技术 篇7

1《材料成型技术》课程的特点及现状

《材料成型技术》具有丰富的工程应用背景, 教学难度较大。在教学过程中需密切结合现代工程、多媒体课件和实验等教学环节, 把理论与实践紧密结合起来。然而在实际教学过程中往往会出现如下几个问题: (1) 理论讲得较多, 实践教学环节相应较少。出现这种情况的原因一方面是各高校扩大招生规模, 导致实践教学建设相对滞后。另一方面是一些高校进行人才模式改革和课程内容整合后, 《材料成型技术》课程的教学学时大幅度削减, 因此内容多和学时少的矛盾凸显。为节约学时, 对课程的实践教学环节一再压缩, 甚至取消。 (2) 实验教学内容滞后, 教学模式化, 导致学生学习的自主性丧失。由于实验条件的限制, 观察验证性实验所占比例偏高, 而培养学生创新能力的综合性、设计性和创新性实验偏少。在传统的实验教学过程中, 通常采用“实验目的、仪器、原理、步骤、实验数据记录与结果”的模式化教学方法, 忽视了学生在实验中的主导地位, 不利于实验教学质量的提高, 更不利于在实验课堂中培养学生的创新思维能力。 (3) 缺乏有效的实验教学考核标准。在人才培养方案中, 实验教学基本上都是附属于相应的理论课。目前, 本校采取的考核方法是跟据学生在实验中的表现和最后交上来的实验报告按一定比例来给定成绩, 而其中实验报告占据的比例较大, 所以这套考核标准有很大的弊病。

因此, 对传统的教学进行改革就变得十分必要。

2《材料成型技术》课程的教学方法改革

2.1 全方位提高教师的能力素质, 采取多种形式搞好课堂教学

在教学过程中穿插工程实例吸引学生, 提高学生学习的兴趣, 同时可以帮助学生更好理解和记忆理论知识。如导致“泰坦尼克号”沉没原因的讨论, 使学生从实例中了解材料的脆性、韧性及冷脆性。开展课堂讨论, 可以激发学生的学习主动性, 开阔学生思维, 培养学生的表达能力和分析解决问题的能力。利用多媒体课件、黑板板书和播放录像等多种教学手段相结合, 提高教学质量。采用多媒体教学, 可增加学生的实际感性知识, 使内容变得直观化、具体化, 学生更容易接受, 提高教学效率。采用传统的黑板板书可加强师生间的互动。在实际教学过程中将三种教学方法相互结合, 提高学生在课堂上的注意力, 避免学生出现注意力疲劳, 提高教学效果。

实验教学师资队伍的建设也要加强: (1) 理论课教师一定参与实验教学和科研工作, 实践课教师进修提高理论水平和科研能力, 双向培养; (2) 全方位地提高教师教学基本能力素质、人文社科及心理素质、职业道德素质。

2.2 加强实践环节的改革, 注重培养学生的综合素质和能力

在进行实验教学改革中, 通过教学内容和教学模式的更新调整, 教师的实验教学观念也要不断更新, 把实验与理论的关系转变为相互配合和相互补充的关系。在进行教学改革过程中, 根据现有实验条件, 将部分验证性实验在满足实验教学的前提下, 选择一些实验进行重新设计, 鼓励学生进行更深层次的研究, 重点加强学生独立实验、动手操作等能力的培养。结合生产实际, 针对企业生产过程中出现的技术难题, 将实验内容设计为企业迫切需要解决的问题。这种模式既能提高学生的综合实验能力, 又培养了学生的工程设计和实践能力, 同时, 也能大大提高实验教学的效果。客观、公正地评价学生的实验成绩, 既能增强学生对实验的学习兴趣, 又能加强学生探知现代科技的动力。

2.3 课堂内外结合办好第二课堂, 提高学生运用知识解决工程实际问题的能力

在教学内容组织安排上, 将授课与学术报告, 理论与实际结合起来, 开辟第二课堂。编制教学录像、幻灯片, 定时供学生在多媒体教室中使用, 并在实验室里展示有关典型材料的金相样品和组织照片等, 供学生课余参观, 加深对理论内容的理解, 也能够激起学生的学习兴趣。鼓励学生积极参加与《材料成型技术》教学内容密切相关的学术报告会, 既扩大学生的知识面, 又使教学内容更加新颖。

结束语

随着现代教育技术的快速发展, 《材料成型技术》课程无论是教学内容还是教学方法, 都会出现许多新颖的东西。在教学改革的实践中不断探索, 强调教学方法和手段优化组合, 充实教学内容, 加强实践教学环节, 进一步促进学习和实践运用的结合, 才能更好地促进教学改革, 达到提高教学质量的效果, 进而培养更多具有创新精神的高素质应用型人才。

参考文献

[1]李文虎, 徐峰, 冯小明.谈材料专业学生如何在实验中培养创新思维能力[J]机械管理开发, 2010, 6:140-141.

复合材料成型技术 篇8

一、本课程教学现状及存在的问题

1.由于本课程涉及的内容众多, 涵盖的领域广泛, 因此, 如何让学生在课堂学习过程中得心应手是最突出的一个问题。尤其是对于基础薄弱的学生而言, 传统的成型技术都未必弄清楚, 新颖、前沿的技术对其学习的难度将更大。

2.由于本课程的特点 (领域多、基本概念多) , 导致图片和文字所占的比例较大, 学生理解困难, 不利于教学效果的提升。对于大多数传统的教学模式而言, 在ppt中文字和图片是主要的内容呈现方式, 且以学生被动听、教师“满堂灌”为主的教学方式, 但是, 由于本课程具有领域广等特点, 如果再使用传统的教学模式进行, 学生理解是非常困难的。

3.传统教师配置难以满足课程教学需求。对于传统教学而言, 一门课程由1-2名教师进行教学。但是, 对于材料先进成型技术这门课程而言, 传统的教师配置难以满足课程教学的需求。这主要是由于本课程涉及的专业领域多, 且内容均为本领域的前沿内容, 那么1名专业教师对如此多的领域的基础知识和前沿技术和理论熟悉, 这是很难达到的, 也是不现实的。

二、课程教学方法改革的思考与建议

针对以上本课程教学过程中遇到的问题, 我们也尝试着进行一些改革与思考, 具体如下:

1.鼓励以教师科研为主的学生实践。本课程与“材料成形技术基础”课程的特点比较类似, 即知识覆盖面广, 实践性强。对于“材料成形技术基础”课程而言, 相关教育同行提出要使学生能较好地掌握教学内容, 必需加强实践教学, 对实践教学时间、内容进行合理安排, 使学生在实践过程中获得良好的效果[1]。但是, 本课程完全不同, 由于是前沿类课程, 很多技术和方法都是比较新颖的, 现阶段实验室条件可能达不到要求, 因此, 强制性的安排相关实践教学课程并不适合本课程。不过, 不同的专业教师有自己主要的科研方向, 在该方向上专业教师一般是紧跟前沿, 因此, 可以尝试通过引导本科生参与到不同专业教师在研的科研项目以及工程项目中去, 进而使学生进一步深入理解某些专业领域的知识和概念, 同时进一步激发学生的学习积极性和参与度。

2.充分利用现代化教育技术。为了进一步提高学生的自主学习意识和积极性, 本课程的教学应该从传统的、僵化的灌输式的教学改为教师讲授与学生分析研究相结合, 并应用音像、CAI、多媒体、试题库等先进的教学手段实现交互式教学, 使学生由被动变主动, 改善教学效果, 提高教学质量[2]。此外, 教师可以在平时的科研活动中尽量收集、整理现场照片及视频等资料[3], 这都有助于学生更加直观的理解。有条件的前提下, 可以带领学生参观实验室中相关的专业设备和操作过程。

3.考核方式多元化。由于课程特点的改变, 该课程的考核方式也应该尝试改革, 可以采用多元化的考核方式。在传统的以课堂教学为主体的考核方法的基础上[2], 增加平时成绩的考核方式和方法, 多方面考察学生的综合能力。比如, 可以将课堂提问的表现纳入平时成绩考核。此外, 条件允许的话, 可以把学生进行分成若干个小组, 要求每个小组针对某个实际的问题或某个小的专业领域进行查阅文献资料, 最终形成书面的调查报告[4], 同时安排时间进行演讲汇报, 由教师课堂评价和提问报告中的任意成员。最后, 教师根据调查报告、汇报演讲和课堂提问的情况对该组的每一位学生进行打分并纳入平时成绩。通过课程考核方式的多元化, 一方面可以较好的调动学生的积极性和参与度, 加强学生与学生、老师之间的交流, 另一方面可以更好地评价学生对这门课程的认知程度, 使枯燥的课堂变得生动而有趣。

4.专业教师分模块教学。为了充分发挥不同专业教师在各自领域的专长, 进一步给学生讲授更多新的前沿知识和技术, 可以尝试采用多学科、多专业教师共同教授本课程的教学模式。将本课程按专业分成若干个模块, 不同专业教师教授不同的模块, 这样很好的避免了教师自身知识的局限性, 更能满足本课程的教学需求。

三、结语

本文针对当前《材料先进成型技术》课程教学过程中存在的问题, 提出了一系列教学改革和思考。通过鼓励以教师科研为主的学生实践、 充分利用现代化教育技术、考核方式多元化以及专业教师分模块教学等措施, 有望调动学生在学习本课程过程中的积极性, 进一步加深学生对相关专业知识的理解和认识。

参考文献

[1]贺毅强.“材料成形技术基础”课程教学改革探讨[J].淮海工学院学报 (人文社会科学版) , 2014, 12 (12) :135-136.

[2]吴树森, 柳玉起, 熊建钢, 蔡启舟, 王桂兰, 余圣甫.《材料成形理论基础》课程内容及教学方法探讨[J].理工高教研究, 2005, 24 (5) :62-63.

[3]吴伟辉.地方本科院校《工程材料及成型技术基础》课程教学研究[J].学理论, 2011, (18) :250-252.

复合材料成型技术 篇9

关键词：材料成型,控制,自动化技术

材料成型及控制技术均具备优良发展前景与生存空间。从实际角度而言, 它为基础性操作技术, 除传统行业领域涉及外, 航空领域和船舶领域等均会应用到此项技术。不仅如此, 材料成型及控制技术能够促进能源领域和对应建筑领域不断向前发展, 主要分为铸造技术内容、焊接技术内容以及锻压技术内容。材料成型及控制自动化的实现前提, 就是完成上述三项核心自动化技术操作。

1 现状及发展趋势的要点分析

科学技术与网络技术的双向提升, 要求自动化技术也需随之发展进步。但是, 当前材料成型及控制技术应用过程仍旧存在诸多弊端和诟病。由于控制时间较长且具体工艺操作流程相对复杂, 对后续处理工作会造成严重影响。其耗时长、能耗大以及污染状况等尤为严重, 在材料成型与控制技术发展阶段产生消极阻碍。假设所耗时间减少、所耗能源降低, 便能够达到预期执行目的。所以, 此类问题亟待解决。

自动化技术发展与计算机技术更新, 为材料成型及控制技术发展奠定了有力基础。分析耗时要素, 材料成型及控制自动化技术的有力依托即为自动化技术。因为其本体材料成型耗时呈不断良性缩减趋势, 材料成型及控制操作中材料消耗程度也会得到缩减。从能耗角度而言, 自动化技术的出现, 使企业机构大批量、高质量生产成为可能。因为生产环节智能化必将带动对应产品生产步骤节能化发展, 所以材料成型及控制自动化与材料成型及控制智能化会有力减少生产过程能耗的不良消耗。崭新材料使用利于环境保护, 材料成型过程借助新材料而使制作流程日趋完备, 其发展趋势主要分为低耗时内容和节能环保内容。因此, 只有实现材料成型及控制自动化, 才能在一定程度上达成少耗时、多生产和促环保的目的。

2 材料成型及控制技术中自动化技术应用要点分析

2.1 铸造自动化技术要点分析

通常所说的铸造技术即为液态金属产品制作技术, 凝固组织形成环节、凝固组织控制环节及铸件本体表皮平整顿环节尤为重要。同时, 铸件精确度内容和铸件缺陷控制内容等也同等重要。铸件大小内容要求、铸件形状内容要求以及相关材料要求等则相对较低。金银铜铁类金属在常规高温下能够顺利融化, 而铸造技术则运用高温元素在铸模设备中进行液体金属注入。当金属处于冷却状态时, 便会形成铸模产品。现代科学技术与计算机技术合理融入, 铸造行业生产水平和铸造质量均得到稳步提升, 且实现了自动化操控。较为常见且运用次数频繁的, 即为光谱仪设备和热分析仪设备。这两种设备的使用可以让炉前金属液体成分和炉前金属液体温度更加易于操控, 同时还可进行金属液温度控制和金属液质量控制, 从而在根本上提高业内基本操作效率、生产效率以及加工效率。

2.2 焊接自动化技术要点分析

以加压模式和加热模式进行塑形材料多样化链接的技术即焊接技术, 旨在满足工业生产设备生产需求。广义上, 焊接技术主要分为熔焊内容、固相焊内容以及对应钎焊内容。随着科技水平的不断提升, 传统焊接技术被新型焊接技术所取代, 其老旧概念被拘泥于材料焊接上。现代化新型焊接技术逐步实现了生物组织链接和相关高分子材料链接, 实现了真正意义上的自动化操控。最为常见的, 即焊接自动化技术操作中, 焊接控制自动化环节可完成对运行机械设备本体的自动检测、自动调节和自动加工。焊接自动化技术操作核心点为微波及控电源, 之后在此基础上进行柔性焊接步骤整合, 促成最终优良集成化结构系统形成。焊接自动化技术将有效减少劳动力投入量, 大大提高基本工作效率。不仅如此, 它还能获取优异的经济效益。

2.3 锻压自动化技术要点分析

锻压过程即为合理运用锻压工具设备, 并通过材料压力施加完成锻压操作。传统锻压设备技术落后, 内在运转自动化水平低下。机械技术和检测技术以及电子技术的相继出现, 使锻压技术自动化、锻压技术智能化操作成为可能。现代化锻压机械设备可达成自动换模, 之后在此基础上提高产品生产量度和生产精度, 机械噪音性能得到积极有效控制。当前, 锻压自动化技术主要分为机械人技术内容、自动仓库技术内容、计算机技术内容以及自动换模技术内容等, 其主流发展方向为集成式整体高效锻压。

3 材料成型及控制自动化技术发展方式分析

3.1 高效节能型技术分析

科学技术飞速发展过程中, 其基础性材料需求日益增加, 社会各类生产行业领域也对材料成型及控制技术要求日益严格。这标志着我们需要按照原定技术标准要求进行具体材料成型时间缩短。只有对生产时间做出积极调整, 才能在一定程度上扩大材料生产规模, 以至有效提升材料成型效率和材料成型质量。但是, 未来能源必然会不断减少, 资源消耗度也会不断加大。能源浪费度增加, 使材料成型控制技术需满足社会发展需求。应用高效节能材料成型技术是未来的核心发展趋势和方向之一。因为高效技能技术可使材料生产效率得到稳步提升, 在保证材料生产质量的前提下, 达到能源消耗减少的主要目的。

3.2 绿色环保型技术分析

社会进步与科技发展使绿色生产模式成为主要材料生产趋势。大众群体绿色环保意识逐渐增强的同时, 其对生活内容和相关工作环境内容等均提出了高度要求。因为高污染作业形式和高污染作业环境存在会对人体自身健康造成极大损害, 所以当前材料成型及控制过程中会尽量采用绿色环保技术进行材料生产加工操作。向绿色环保材料成型技术方位转换, 一定程度上降低了噪音污染、气体污染以及水资源污染等, 使工作人员健康和百姓健康得到优良保障。

3.3 数字化技术与智能化技术要点分析

通常所说的数字化技术主要是建立在详细数据结构体系之上的, 而后进行整体设计结构体系构建, 实现真正意义上的制造流程数字化、检测流程数字化以及材料加工数字化。数字化技术应用可减少材料生产加工环节误差出现的概率, 从而稳步提升材料生产监督检验效率。智能化技术是未来材料成型及控制环节中的核心应用技术, 会对不同类型材料的不同生产细节做到智能化控制。加之计算机技术介入, 材料生产流程和材料控制流程等均会被智能式优化, 从而了不断提升材料生产质量和材料生产效率。

3.4 自动化技术要点分析

工业发展速度显著提升的同时, 材料产品生产规模和生产质量被高度重视, 材料成型及控制自动化操作势在必行。运用自动化技术进行相关材料成型控制, 可提升材料生产效率和材料生产质量, 从而为材料成型及控制操作流程的准确性提供可靠保障。

4 结束语

计算机技术稳步发展的同时, 网络技术得到同步优化与改革。当前, 我国大多数生产企业和相关机构开始采用新型自动化技术进行生产加工。众所周知, 自动化技术以现下核心技术形式产生, 并存在于各个领域中。当前, 材料成型自动化技术和材料控制自动化技术得到深度实施。可见, 自动化技术在材料成型及控制过程中的重要作用。而铸造自动化技术、焊接自动化技术以及锻压自动化技术的形成, 也为我国工业生产行业领域的发展起到了重要的推动效力。

参考文献

[1]黄民双, 黄军芬, 唐建, 蒋力培.应用于焊接机器人的莫尔投影三维焊缝轮廓实时测量系统[J].电焊机, 2009, (4) :59-61.

[2]李茂慧.材料成型与控制工程模具制造技术分析初探[J].科技致富向导, 2014, (33) :177.

[3]苏一横.将会改变世界的新材料[J].大科技:科学之谜, 2015, (8) :37-39.

[4]金建交, 杨世春, 何根旺, 茹秋生.砌块成型机的振动对砌块密实度的影响[J].机械工程与自动化, 2006, (1) :49-52.

复合材料成型技术 篇10

为了更好贯彻教育部2006年16号文服务区域经济和社会发展, 以就业为导向, 加快专业改革与建设的精神, 克服单一专业在服务地方产业中面窄的缺陷。我院依托学院在装备制造业领域的办学优势与办学资源, 重点服务常州及周边地区车辆零部件产业链中的车辆零件成型、车辆零部件热处理、车辆部件焊接、车辆零部件质量检测等制造领域, 结合车辆零件成型领域人员需求旺盛以及模具设计与制造专业优良的办学基础, 构建以模具设计与制造专业为核心, 金属材料与热处理技术专业设为金属材料与热处理技术专业) 、焊接技术及自动化、理化测试及质检技术等3个专业为支撑的材料成型与控制技术专业群。

1 明确了“服务地方、对接产业”的专业群定位

专业群以江苏省装备制造业为平台, 面向车辆零部件制造行业, 重点服务常州及周边地区车辆零部件产业链中的车辆零件成型、车辆零部件热处理、车辆部件焊接、车辆零部件质量检测等制造领域, 为这些行业企业培养与本专业未来职业岗位相适应的职业素质和职业道德, 较强的学习能力和创新意识, 具体精操作、会维修、懂管理、知工艺的能力, 能够胜任现场成型制造操作、生产组织管理、基本工艺文件制订、和产品销售等岗位的高素质技能型人才。

2 构建了“平台共设、专岗专课、拓升复合”的专业群课程体系

(1) 针对车辆零部件制造领域的行业、企业开展职业岗位需求及岗位能力要求调研, 进行职业能力培养规格分析, 明确专业群培养目标, 确定职业岗位群。

(2) 面向车辆零件成型、车辆零部件热处理、车辆部件焊接、车辆零部件质量检测等四类岗位群, 分别设立模具设计与制造、金属材料与热处理技术、焊接技术及自动化、理化测试及质检技术等四个专业;分别对四类岗位群开展工作任务分析, 确定专业职业能力和职业素质。

(3) 结合各岗位群职业资格标准, 将各岗位群的专业基本能力、专业专门能力要求融入课程, 展开课程设计与开发, 同时综合专业拓展能力的需要, 构建如下图所示的“平台共设、专岗专课、拓升复合”专业群课程体系。

3 开发了“分阶段、多模式”的校企合作课程

联合专业群所涉及行业的行业协会, 组织行业企业专家, 在开放共享的基础上, 共同开发专业群课程, 形成平台课程模块化、专业课程项目化、复合课程案例化的多元开发模式。具体做法如下:

(1) 课程标准开发。根据各专业人才培养目标和岗位定位, 通过企业调研、学情调研、行业企业专家座谈等多种渠道, 按照企业岗位技术标准对知识、能力和素质的要求, 确定各专业核心课程的教学目标、教学内容、教学方法、考核方式等, 制定课程标准。

(2) 课程的整体设计和单元设计。根据人才培养目标的要求, 将课程内容进一步细化, 以“校中厂”、“厂中校”等合作企业产品为载体, 设计基于典型工作任务的学习项目。学习项目设计遵循平行并递进的原则, 由简单到复杂、由低级到高级, 并注重学生创新能力的培养。

(3) “学做合一”的教学模式实施。教学过程按照任务引入、主题讲解、能力训练、问题讨论、归纳总结的过程实施, “学做合一”融入教学活动中, 实现做中教、做中学。

(4) 评价方式改革。校企共同制订实践教学考核标准, 采取过程评价与结果评价相结合、任课教师评定与企业技术人员评定相结合等考核方式。考核过程中注重对学生学习态度、职业素质、创新能力的考核与评价。

4 形成了“产学研一体、集约共享”的实训体系

以培养材料成型与控制技术专业群基本能力为目标, 结合材料成型与控制技术专业群课程体系建设和满足“学做合一”项目化课程的实施要求, 构建了由机械基础实验实训中心、电工电子实验中心、机械加工技术实训基地和金属材料检测实训中心等组成的通用技能训练平台和以培养材料成型与控制技术专业群核心能力为目标, 分专业构建由模具设计与制造实训中心、金属材料检测实训中心、焊接技术实训基地、“校中厂”、“厂中校”等组成的专门能力训练平台, 完善材料成型与控制技术专业群“学做一体、集约共享”的实训体系。

5 完善了“多方参与、协调发展”的专业群管理体制和运行机制

(1) 成立多方参与的材料成型与控制技术专业群合作委员会组建由系部领导、专业带头人、行业企业专家、在校学生代表参与的材料成型与控制技术专业群建设合作委员会, 委员会统筹专业群建设, 主要负责协调专业群各专业的建设与发展, 制订专业群发展规划、确立工作目标、明确工作职责、经费来源及分配、监督考评等。

(2) 探索持续改进、协调发展的运行机制。

通过制订《材料成型与控制技术专业群专业建设合作委员会工作细则》、《材料成型与控制技术专业群教学团队管理细则》、《材料成型与控制技术专业群建设管理办法》等制度, 明确委员会组织机构与工作方案、组建专业群教学团队, 建立基于项目的柔性化科研团队、实施工作站式顶岗实习教学管理模式, 及时跟踪车辆零部件制造领域行业企业需求状况, 适时调整群内专业定位及发展方向, 同时对专业群所适应的岗位群所需的知识、能力进行滚动分析, 结合专业教学实施等方面的反馈信息, 重构教学内容, 改革教学模式, 形成持续改进、协调发展的运行机制。

参考文献

[1]张梅.基于职业岗位能力的高职物流专业建设研究——以南宁职业技术学院物流管理专业为例[J].南宁职业技术学院学报, 2011.

[2]王晓明, 刘伯超, 陈勇.基于“1+0.5+1+05”高职物流管理专业人才培养模式的探讨[J].商业文化 (下半月) , 2011.

[3]高静, 黄俊, 张大威.物流管理专业开放式教学体系构建——以西南大学为例[J].中国物流与采购, 2011.

复合材料成型技术 篇11

关键词：专业英语；教学实践；理工类

中国分类号：H31

资助项目：上海工程技术大学课程建设项目（N0.K201305006），上海工程技术大学面向工程实践与创新能力培养的课程设计项目（N0.P201205001）。

目前，工业生产已经高度国际化的大背景下，随着国际交流的增强，了解国外专业知识，掌握国外专业的动态，与国外专业人员进行沟通和相互学习已经变得越来越频繁、越来越普遍。专业英语作为大学英语课程的延伸，很多大学里的工科专业都开设了这门课程。专业英语的目的就是为了让学生掌握一定的专业英语词汇，掌握专业英语的翻译技巧，提高阅读和理解专业英文资料的能力[]，以便更好地学习和借鉴国外先进的专业技术和生产经验，并将其应用到生产一线，推进我国工业的发展。但从现有的学生学习效果与教师积极性双方面的反馈情况来看，效果并不理想，呈现出“教师难教，学生难见效果”的尴尬局面。

为提升专业英语教学效果，笔者认为具体存在的问题及可采取的措施如下：

1、教材的选择

现在本专业英语教材多选用本国教师编写的課本，内容相对浅显、陈旧、实用性差[1]，同时配有单词和语句的中文译文，对于已经通过“全国大学生英语四、六级考试”考试的大三、大四学生而言相对比较简单，完全可以进行自学。使用这类教材，常常会使学生觉得没有挑战性，上课没有积极性。这类教材适合作为学生专业英语学习的辅助资料，进行拓展性阅读。在材料类本科专业英语教材选择中，应根据本专业人才的培养目标，对专业知识与英语知识进行科学的优化组合，必须保证学生专业学习的系统性、连续性和知识结构的完整性和科学性[2]。为了让学生适应国外纯正的科技文献的阅读和写作，最好选用原版英文教材，并配有国外关于本专业前沿技术和方向介绍的期刊、报刊类文献。

2、提高学生参与度的上课形式

通过多种丰富多样的上课形式调动学生积极性。在课时压缩后，笔者曾试图通过密集授课将原有内容仍然教授给学生，导致教师授课时间不停的说，由于学生被动保持注意力的时间有限，最终导致学生走神、小动作不断。这种现象在高校教学过程中比较常见[3]。后来增加提问、学生上黑板做题，学生积极性有所提高，但仍然不令人十分满意。在最近一次授课中，笔者将选用国外教材的章节提前布置给各组同学，并要求学生上讲台讲解，教师点评的方式授课，课堂学生互动性、注意力增强，但出现同组内成员委托一个学生翻译，个别同学照本宣科的现象。后将学习任务细化到每一个人，并提前布置给学生准备，要求学生逐个上台讲解分析句子结构和内容，其他学生提问、教师点评的方式，课堂气氛明显活跃，甚至出现学生课前、课间探讨、争论的情况。这样使学生认真完成预习和复习，增加对上课内容的熟悉度，上课时快速跟上教师的思路，缩短“预热”时间。可以看出，增加上课过程笔者认为教师在抱怨学生上课不认真的同时，应该反思我们的授课方式、教学理念、教学内容布置是否能进一步改善，以达到更好效果。

3、压缩课时，教学难以深入

在目前“通才教育”的大背景下，专业必修课的学时数一压再压，作为专业选修课的专业英语的课时数更减少到32学时、甚至16学时。要完成学生专业英语词汇、阅读、翻译、写作、交流等能力的培养，按照之前“教师讲，学生听”的教学方式，专业英语教师在教学过程中只能蜻蜓点水式的讲解要点，附带少量练习，很难看到学生经过相关能力培养的明显效果。学生的读、译、写的练习少，导致在后续毕业设计任务中英文文献的翻译任务里，大部分学生翻译原版科技论文时明显没有弄懂句子的结构、词与词的关系，以至于根本没有理解文章的内容，导致翻译语句不通。

针对上面所提的课时压缩情况，为了不使学生的学习效果缩水，可以适当拉开每次授课的时间间隔，在两次课之间布置给同学足够量的专业学习资料，要求其课前进行的大量专业英语文献的阅读、翻译、写作等学习活动，然后教师用较少课时、针对学生在课外学习中积累的难点、疑惑，有重点的进行点评、答疑、解惑，这样使教学效果不缩水，同时弥补“水平高与水平低的学生在阅读速度与理解能力上产生的冲突”。这需要教师收集大量素材，进一步的进行教学尝试，同时调动学生积极性，鼓励学生良好配合教师教学。

4、考核方式单一

目前，我校本专业的专业英语课程作为专业选修课，属于考查课，最终成绩中期末考试成绩和平时成绩的比例为6：4，平时成绩主要根据学生出勤和作业情况来确定。课程学习是持续的过程，最终成绩主要由最后一次期末考试来确定，有些以偏概全，无法反映学生学习的真实效果。这样的考试安排，学生在前面的学习过程中容易精神懈怠、应付差事，只在最后的期末考试前夕突击复习，虽然大部分学生通过期末考试，但远远没有达到应有的教学效果。笔者在教学中也常遇到这种情况：有些学生整个学期的自始至终上课、作业都很认真，但考前并没有集中高强度的突击复习，期终考试的卷面成绩并不在前五名范围内。根据国外教学经验，学校应该给教师更大的自由度，让教师自由安排最终成绩中平时分和期终考试的比例，自由安排考试的次数。教师在一个学期的授课过程中完全可以安排4-5次小考试，每次考试分数按比例计入最后总分；也可以安排多次大作业，每位学生作业具体内容不一样，以防止学生之间互相抄袭。同样，根据作业完成情况打分，根据比例计入最终成绩。这样，学生的学习活动不仅仅集中在期末考试前夕，而是贯穿于整个学期的授课过程中。学生的教学活动配合着教师的教学内容、教学目标，会使教学效果和学习效果更好。

结束语

专业英语作为一种对外进行技术交流、承载信息量的语言工具。学生熟练掌握专业英语的应用需要有计划、有步骤的进行大量的练习和经验总结。针对材料成型及控制工程专业英语教学中存在的问题进行分析、思考和探索，在教学活动采取一定的方式对选取教材、缩减课时、学生互动等方面进行有针对性改变。从授课过程中课堂反馈、作业质量、后期反馈上来看，还是有益的。

参考文献

[1]张杰.公共英语教学的专业化与专业英语教学的公共化——我国高校英语教学改革的必由之路[J].外语与外语教学，2009

[2]陈洪美，芦笙.高等学校材料类专业英语教学现状与改革中国科教创新导刊.2011

[3]韩萍，朱万忠，魏红.转变教学理念，建立新的专业英语教学模式[J].外语界2013

复合材料叶片RTM成型缺陷研究 篇12

在RTM充模过程中, 我们将玻璃纤维织物看成是多孔介质.孔隙有两种, 在纤维单丝之间形成的空隙以及在纤维单丝表面的宏观或微观裂纹形成的空隙, 为微观空隙, 其所形成的流体流动通道为微孔通道;在相邻纤维束之间所形成的空隙, 为宏观空隙。[1]

这样在流体流动方向上, 纤维束内微孔通道中的流体就一定会比纤维束间大孔通道内流体先和横向纤维束接触, 一旦纤维束内微孔通道中的流体和横向纤维束接触, 在横向纤维束内毛细作用力作用下会立即引发在横向纤维束内沿横向纤维束方向的垂直流动。沿流体注入方向的纤维束内的流体是可以同时和横向纤维束接触的, 如此会导致在横向纤维束微孔通道内的相对流动。若这样相对流动的流体汇合时, 沿注入方向的纤维束间大孔通道内的流体尚未到达横向纤维束, 则沿流动方向的纤维束间大孔通道内的空气就无可排除, 形成了气泡。此时形成的气泡是一个较大的气泡。随着流体的继续注入, 必然会破坏大气泡内外的压力平衡, 破裂数个小气泡, 继续稳定地存在于纤维束间的空隙里。

由于流体在不同流动通道中渗透导致了流体饱和度发生变化, 也就是在交叉流动区域长度方向上的饱和度存在差值, 当纤维束内微孔通道中流体饱和度和交叉流动区域中靠近微孔通道一侧的饱和度平衡时, 如果纤维束间大孔通道里的流动前缘仍未能到达横向纤维束, 则会形成了大气泡。反之, 如果纤维束间大孔通道里的流体饱和度大于纤维束内微孔通道中的流体饱和度, 而此时纤维束内微孔通道中仍未能注满流体, 则会形成在纤维束内纤维单丝间的微气泡。

2 实验观测

最早开展浸润研究的是Williams[2]等人, 他们在流动观察实验中发现当流体的流动前沿流过后, 一些气泡仍然存在于纤维床中, 称重法测得气泡体积含量不超过4%, 但没有深入探讨其与流体及增强材料性能的关系。将结果与用水和酒精所做实验结果进行比较, 发现表面张力对空气的包裹有一定的影响, 他们提出了表面张力对流速以及树脂在纤维中的流动形态的影响。Peterson和Robertsonl[3]模拟了RTM成型工艺, 将树脂注入一支玻璃管中, 纤维沿着玻璃管轴向排布, 实验发现纤维含量较低时产生一些较大的椭圆形气泡, 这些气泡流动性好, 一般都随着树脂向前迁移:而纤维含量较高时 (>50%) 产生的圆形气泡分布比较均匀, 这些气泡的流动性较差。注射压力增加, 气泡体积随之降低, 但流动性好, 而且气泡大都在纤维/树脂界面处产生。Molnar等人[4]分别拍摄了高、低流速下树脂流经单向纤维织物时的显微照片。在流速较低时, 纤维丝间流体流动速度比纤维束间的快, 这是因为有毛细作用力的影响;而在流速较高时, 毛细作用力的影响较小, 纤维丝间流体流动速度明显比纤维束间的慢。

Hull[5]描述了FRP中容易形成气泡的区域以及气泡的类型: (1) 纤维束之间和纤维束内形成的气泡, 可能为圆形, 或者伸长为平行于纤维束的椭圆形空穴。这些气泡的大小与纤维束间和纤维束内的孔隙有关。 (2) 层间和富树脂区域的气泡。Judd和Wright[6]通过研究总结出制品中每含有1%的气泡, 复合材料的层间剪切强度就要下降7%, 可见气泡缺陷的存在对复合材料的机械性能极为不利;不仅会降低复合材料制品的弯曲强度、耐久性和抗疲劳性, 而且对气候的敏感性和吸湿性增加, 强度等性能的分散性增加。在实际应用中, 气泡的存在将加速制品对湿气的吸收。制品表面或附近区域气泡的存在会影响表面处理效果。

Hayward和Harris[7]研究了RTM工艺中影响气泡含量的因素, 结果表明在真空辅助下树脂浸润预成型体, 得到制品的空隙率降低, 剪切和弯曲强度增加。对制品进行图象分析发现空隙率有明显的降低, 在真空辅助下空隙率为0.15%, 而没有真空辅助的空隙率为1.0%。

3 模型化研究

一些研究者在实验观测的基础上, 建立了相应的理论模型用来预测不同浸渍条件下气泡的生成量。尽管这些模型在推导过程中经过某些简化假设, 且针对不同的简化任何条件, 但这些模型仍能揭示出一些微观的物理现象。Parnas和Phelan针对垂直于单向纤维束的流动过程, 建立了气泡卷裹的模型, 模型考虑了纤维床层中同时出现的两种相互竞争的流动:纤维束之间的流动和纤维束内部的渗透, 用Darcy定律确定纤维束间和纤维束内部树脂的流动前沿, 模型中毛细力被忽略。Patel和Lee[8]由实验结果出发, 基于多相Darcy定律, 推导出液态复合材料模塑 (LCM) 过程中气泡形成的模型, 给出了束间和束内气泡含量的计算公式。

4 减少复合材料缺陷的研究

4.1 减少气泡含量Lundstrom等[9]

观察到, 随着真空度的增加, 最大气泡含量及可探测到的气泡区域将减小。表面活性剂的利用和对纤维进行表面处理, 通过减小纤维/基体的接触角, 也可以改善纤维的浸渍效果, 从而减少气泡的含量。但同时要求设备的密封要好, 以防止外部空气进入模腔。Stabler等[10]研究了其它减小气泡含量的方法。他们发现气泡含量降低的条件为模腔表面变化平缓柔和、树脂中的初始气泡含量要低。

4.2 增强纤维浸润性

RTM工艺成型过程中树脂对纤维增强体的浸润是非常重要的, 浸润不好将导致RTM成型复合材料中产生缺陷, 这将降低复合材料的力学性能。为了提高RTM成型过程中树脂对纤维增强体的浸润性, 人们作了大量研究工作。对纤维表面进行处理, 可以改善RTM成型过程中树脂对纤维增强体的浸润效果。

4.3 数值模拟与在线监控技术

RTM的数值仿真模拟虽然在很大程度上可以优化工艺参数, 减少缺陷的产生。然而在实际生产中, 由于织物材料中的杂质、铺层顺序、边缘的裁剪及在模具中的铺敷不当等引起局部渗透率、纤维体积含量的变化以及模腔壁与预成型体间的优先通道, 要真实地模拟这类变化则较为困难;此外, 实验规模的实验通常是在较为理想的条件下、特定形状的模具中进行, 与实际生产存在一定的差距, 而与实验有较好吻合的理论预测模型对实际生产的预测亦可能存在一定的差距。因此, 在RTM的数值仿真模拟基础上进行实时在线检测以采取相应的措施是最为实际、有效的方法。

5 结语

本文主要介绍了复合材料RTM工艺中所存在的缺陷问题以及国内外专家学者所进行的大量的理论和实验研究。目前的RTM复合材料缺陷研究主要集中在注塑时的气泡产生和纤维的浸润性方面。实验研究表面, RTM工艺过程中气泡排放不充分, 会造成材料内部存在大量的密集孔隙;如果注胶过程中, 纤维浸润树脂不充分会造成局部缺胶和干斑。本文针对复合材料叶片出现的缺陷进行了研究, 希望能对其缺陷的排除起到积极作用。

参考文献

[1]李柏松等, RTM缺陷形成机理的研究, 云南大学学报2002 24