第一篇：射線探傷技術(shù)在船舶制造業(yè)中的應(yīng)用

射線探傷技術(shù)在船舶制造業(yè)中的應(yīng)用

摘要：船舶焊接是保證船舶密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵，是保證船舶質(zhì)量的關(guān)鍵，是保證船舶安全航行和作業(yè)的重要條件。如果焊接存在著缺陷，就有可能造成結(jié)構(gòu)斷裂、滲漏，甚至引起船舶沉沒。因此，在船舶建造中焊接質(zhì)量是重點(diǎn)驗(yàn)收工作之一，射線探傷能直接判斷船體焊縫中存在的缺陷的種類、大小、部位及分布情況，直觀可靠，重復(fù)性好，容易保存，當(dāng)前船廠普遍采用X射線探傷來進(jìn)行船體焊縫的內(nèi)部質(zhì)量檢查。關(guān)鍵詞：船舶焊接、射線探傷、X射線 1.引言

1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，1912年美國物理學(xué)家D庫利吉博士研制出新型X射線管一白熾陰極X射線管，這種X射線管可以承受高電壓、高電流，為X射線的工業(yè)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。1922年美國麻薩諸塞州陸軍兵工廠安裝了庫利吉管X射線機(jī)，工作電壓為200kV，管電流達(dá)5111A，一次完成了真正的工業(yè)射線照相。

此后，射線照相檢驗(yàn)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，1930年前后，射線照相檢驗(yàn)技術(shù)正式進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用。1940年前后，首次得出了射線照相檢驗(yàn)底片質(zhì)量問題。1962年前后，建立了完整的、至今仍在指導(dǎo)常規(guī)射線照相檢驗(yàn)技術(shù)的基本理論。1970年以后，圖像增強(qiáng)器射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)技術(shù)、射線層析檢測技術(shù)等發(fā)展迅速。1990年以后射線檢測技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字射線檢測技術(shù)時(shí)代，成像板及線陣列射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)技術(shù)和CR技術(shù)是發(fā)展中的重要技術(shù)。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用，射線檢測技術(shù)已形成了一個(gè)完整的技術(shù)系統(tǒng)，一般認(rèn)為可劃分為：射線照相檢驗(yàn)技術(shù)、射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)技術(shù)、射線層析檢測技術(shù)和輻射測量技術(shù)四類。射線照相檢驗(yàn)技術(shù)主要是X射線照相檢驗(yàn)技術(shù)、Y射線照相檢驗(yàn)技術(shù)、中子射線照相檢驗(yàn)技術(shù)和非膠片射線照相檢驗(yàn)技術(shù)等。2.X射線探傷的檢驗(yàn)原理

X射線是一種波長很短的電磁波，波長范圍為0.0006一80nm，具有很強(qiáng)的穿透力，能穿透一般可見光不能穿透的各種不同密度的物質(zhì)。

X射線檢測原理是：當(dāng)射線透過被檢物體時(shí)，有缺陷部位與無缺陷部位對(duì)射線吸收能力不同，因而可以通過檢測透過被檢物體后射線強(qiáng)度的差異，來判斷被檢測材料內(nèi)部是否存在缺陷。放在適當(dāng)?shù)奈恢茫蛊湓谕高^射線的作用下感光，經(jīng)過暗室處理后就得到X射線底片。底片上各點(diǎn)的黑色程度取決于射線強(qiáng)度和照射時(shí)間的乘積，由于缺陷部位和完好部位的透過射線的強(qiáng)度不同，底片上相應(yīng)部位就會(huì)出現(xiàn)黑度差異。把底片放在觀片燈上，借助透過光線觀察，可以看到由黑度差異構(gòu)成的不同形狀的影像。評(píng)片人員據(jù)此判斷缺陷情況并做出評(píng)價(jià)，這樣就完成了對(duì)被檢對(duì)象的無損檢測。3.射線探傷的特點(diǎn)

射線檢測技術(shù)，與其他常規(guī)無損檢測技術(shù)，如超聲檢驗(yàn)技術(shù)、磁粉檢驗(yàn)技術(shù)、滲透檢驗(yàn)技術(shù)、渦流檢驗(yàn)技術(shù)比較，具有的主要特點(diǎn)是：(1)對(duì)被檢驗(yàn)工件無特殊要求，檢驗(yàn)結(jié)果顯示直觀；(2)檢驗(yàn)技術(shù)和檢驗(yàn)工作質(zhì)量可以自我監(jiān)測。4.射線探傷的應(yīng)用

射線檢測技術(shù)不僅可用于金屬材料(黑色金屬和有色金屬)的檢驗(yàn)，也可用于非金屬材料和復(fù)合材料的檢驗(yàn)，特別是它還可能用于放射性材料的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)技術(shù)對(duì)被檢工件或試件的表面和結(jié)構(gòu)沒有特殊要求，所以它可以應(yīng)用各種產(chǎn)品的檢驗(yàn)。目前，射線廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、兵器、船舶、核工業(yè)、航空、航天、電子等各工業(yè)領(lǐng)域，其中應(yīng)用最廣泛的方面是鑄件和焊接件的檢驗(yàn)。射線檢測技術(shù)在工業(yè)與科學(xué)研究等方面的主要應(yīng)用類型包括：

(1)探傷：鑄造、焊接工藝缺陷檢驗(yàn)，復(fù)合材料構(gòu)件檢驗(yàn)等；(2)測厚：厚度在線實(shí)時(shí)測量；

(3)檢查：機(jī)場、車站、海關(guān)檢查，結(jié)構(gòu)與尺寸測定等；

(4)研究：彈道、爆炸、核技術(shù)、鑄造工藝等動(dòng)態(tài)過程研究，考古研究，反饋工程等。5.射線探傷的安全問題

在應(yīng)用中，射線檢測技術(shù)需要考慮的主要問題是輻射防護(hù)問題。射線具有輻射生物效應(yīng)，對(duì)人體可以產(chǎn)生傷害，因此在應(yīng)用射線檢測技術(shù)時(shí)必須考慮輻射防護(hù)問題，必須按照國家和地方的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)作好輻射防護(hù)工作，應(yīng)力求避免輻射事故。6.X射線探傷的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

焊縫的內(nèi)部質(zhì)量采用射線探傷、超聲波探傷。以入級(jí)中國船級(jí)社為例，具體的實(shí)施見以下規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：

(1)中國船級(jí)社2001《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》；(2)中國船級(jí)社1996《鋼質(zhì)內(nèi)河船入級(jí)與建造規(guī)范》；(3)中國船級(jí)社1998《材料與焊接規(guī)范》；(4)原中國船舶工業(yè)總公司《中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)CSQS(1998)》；(5)GB／T3323—87鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)；(6)CT3／T3177—94船舶鋼焊縫射線照相和超聲波檢查規(guī)則；(7)GB／T3558—94船舶鋼焊縫射線照相工藝和質(zhì)量分級(jí)；(8)GB／T3559—94船舶鋼焊縫手工超聲波探傷工藝和質(zhì)量分級(jí)。

以上規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在船廠技術(shù)部門編制的有關(guān)焊接工藝文件中，在現(xiàn)場檢驗(yàn)的檢驗(yàn)人員主要是確定其工藝和計(jì)劃是否經(jīng)船檢機(jī)構(gòu)認(rèn)可，在實(shí)際工作中船廠特別是中小型廠會(huì)經(jīng)常疏忽，還需要注意以下內(nèi)容：(1)無損探傷人員必須要有相應(yīng)的資格。

(2)被評(píng)定為不合格的焊縫應(yīng)及時(shí)返修，并注意對(duì)返修工藝的控制和檢驗(yàn)。(3)當(dāng)無損探傷發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部有不允許存在的缺陷并認(rèn)為該缺陷有可能延伸時(shí)則應(yīng)在其延伸方向(一端或兩端)增加探傷數(shù)量直至達(dá)到鄰近合格的焊縫為止。

(4)當(dāng)所有被檢焊縫的一次合格率低于80％時(shí)，應(yīng)對(duì)重要部位焊縫追加檢查，其數(shù)量大約為10％一20％，并應(yīng)對(duì)全部焊接工藝引起注意。

(5)射線拍片的布片密度應(yīng)按鋼材的材料級(jí)別從高到低遞減，縱橫向?qū)雍缚p交叉處的布片方向應(yīng)平行與橫向?qū)雍缚p。

(6)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品船焊縫的無損探傷，尚應(yīng)對(duì)下列部分進(jìn)行無損探傷。

a)液貨艙艙壁板上所有的焊縫十字交叉處；

b)液貨艙邊界焊縫應(yīng)探測裂紋，探測的長度應(yīng)至少為液貨艙邊界焊縫總長度的10％；

c)當(dāng)舷側(cè)和船底縱骨以及縱艙壁水平扶強(qiáng)材在橫艙壁處中斷時(shí)，上述構(gòu)件與橫艙壁的焊縫應(yīng)探測裂紋，探測的長度應(yīng)至少為骨材與橫艙壁連接焊縫總長度的10％；

d)當(dāng)縱向構(gòu)件和縱艙壁水平扶強(qiáng)材連續(xù)地通過橫艙壁時(shí)，其與橫艙壁的焊縫應(yīng)探測裂紋，探測的長度對(duì)舷側(cè)和船底縱向構(gòu)件至少為總長度30％，對(duì)縱艙壁水平扶強(qiáng)材至少為總長度的20％。當(dāng)橫向構(gòu)件連續(xù)地穿過液貨艙縱艙壁時(shí)，該構(gòu)件與邊界連接焊縫戍探測裂紋探測的焊縫長度至少為總長度的10％。7.結(jié)論

眾所周知，船舶結(jié)構(gòu)件發(fā)生焊接裂紋對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和航行安全危害極大，特別是一些隱性裂紋不易發(fā)現(xiàn)，一旦船舶出廠，這些隱性裂紋后患無窮。而射線檢測技術(shù)依據(jù)被檢工件的成分、密度、厚度等的不同，對(duì)射線產(chǎn)生不同的吸收和散射特性并對(duì)被檢工件的質(zhì)量、尺寸、特性等做出判斷，能夠很準(zhǔn)確的檢驗(yàn)出船舶構(gòu)件中的焊接缺陷，避免事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]趙思連．船舶焊接缺陷及其質(zhì)量檢驗(yàn)[J]，(2001)03-21-03.[2]AWS美國焊接協(xié)會(huì)．焊接外觀檢驗(yàn)工作手冊(cè)[S]，2006． [3]鄭世才．射線檢測[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

[4]Kenneth R.Castleman.數(shù)字圖像處理[M]，朱志剛，北京：電子工業(yè)出版社，2002，187—456．

[5]中國船級(jí)社．《鋼質(zhì)海船建造與入級(jí)規(guī)范》[S]，2001.[6]魏國亮，趙振宇，徐勝航，于洋．工業(yè)常用無損探傷原理及特點(diǎn)分析[J],（2008）03-0152-02.[7]羅旭輝．鋼結(jié)構(gòu)焊縫的超聲探傷[J]，廣州建筑，2002年，第一期．

[8]周志勇．船體焊縫缺陷X射線圖像自動(dòng)識(shí)別方法研究[D]．上海：上海海事大學(xué)輪機(jī)學(xué)院，2007．

[9]李衛(wèi)東，李德元．焊接缺陷自動(dòng)檢測中區(qū)分典型條形缺陷判據(jù)的建立[J]．電力建設(shè)1999，20(2)：9一ll.[10]吳明復(fù)．焊縫的無損檢測技術(shù)[J]．首都航天機(jī)械公司航天工藝，1998，20(6)：50—52.[11]于鳳坤，趙曉順，王希望，劉淑霞，馬躍進(jìn)．無損檢測技術(shù)在焊接裂紋檢測中的應(yīng)用[J]，(2007)09—0353-03．

[12]姚培元．無損檢測技術(shù)[M]．北京：航天大學(xué)出版社，1983． [13]強(qiáng)天鵬．射線檢測[M]．昆明：云南科技出版社，1999．

焊接檢驗(yàn)論文

專業(yè)：材料科學(xué)與工程

班級(jí)：材科11-1

姓名：

學(xué)號(hào)：

第二篇：超聲波探傷技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用

超聲波探傷技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用

摘 要：隨著當(dāng)代建筑技術(shù)日新月異的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)代建筑中使用率越來越高。采用無損探傷的手段對(duì)焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)是確保鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本文從規(guī)范規(guī)定的焊縫等級(jí)、相應(yīng)檢測的類別、評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)及缺陷特性等方面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)超聲波無損探傷做了初步探討。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 檢測 焊縫 超聲波無損探傷 焊縫等級(jí)

隨著當(dāng)代建筑技術(shù)日新月異的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)體系的種類不斷的朝輕質(zhì)、高強(qiáng)的方向發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)代建筑中使用率越來越高。尤其是在廠房建設(shè)及設(shè)備安裝中更是大量使用鋼結(jié)構(gòu)。而焊接作為鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方式之一，直接影響鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，采用無損探傷的手段對(duì)焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)是確保鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

鋼結(jié)構(gòu)無損探傷包括超聲檢測（UT）、射線檢測（RT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）和渦流檢測（ET）等五種檢測方法。超聲檢測是目前應(yīng)用最廣泛的探傷方法之一。超聲波的波長很短、穿透力強(qiáng)，傳播過程中遇不同介質(zhì)的分界面會(huì)產(chǎn)生反射、折射、繞射和波形轉(zhuǎn)換。超聲波像光波一樣具有良好的方向性，可以定向發(fā)射，猶如一束手電筒燈光可以在黑暗中尋找目標(biāo)一樣，能在被檢材料中發(fā)現(xiàn)缺陷。超聲波探傷能探測到的最小缺陷尺寸約為波長的一半。超聲波探傷又可分為反射法和穿透法。穿透法的靈敏度不如反射法，因而在實(shí)際探傷中一般采用反射法來進(jìn)行鋼材缺陷探傷和焊縫探傷，即根據(jù)缺陷反射回波聲壓的高低來評(píng)價(jià)缺陷的大小。

從焊縫本身來說決定焊縫質(zhì)量的因素主要有3方面，分別是焊縫內(nèi)部缺陷、焊縫外觀表面缺陷以及焊縫尺寸。因此，焊縫質(zhì)量等級(jí)就存在著兩重含義，其一是針對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)，其二是針對(duì)焊縫外觀表面缺陷檢驗(yàn)。但目前絕大部分情況是設(shè)計(jì)者只進(jìn)行籠統(tǒng)的規(guī)定，如“該焊縫質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)”，此時(shí)正確的理解是“焊縫內(nèi)部缺陷按二級(jí)檢驗(yàn)，外觀缺陷也按二級(jí)檢驗(yàn)?！睂?duì)于需要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的構(gòu)件如吊車梁，其中某些部位的角焊縫，雖然不進(jìn)行內(nèi)部缺陷的超聲波探傷（三級(jí)焊縫），但其外觀表面質(zhì)量等級(jí)應(yīng)為二級(jí)，所以籠統(tǒng)地說“角焊縫都是三級(jí)焊縫”就有失全面。下面就超聲波無損探傷在鋼結(jié)構(gòu)鑒定檢測中的應(yīng)用，結(jié)合相關(guān)規(guī)范作以下初步探討：

一、檢測資料及檢測報(bào)告的種類

在房屋具備相關(guān)資料的情況下，我們進(jìn)行鑒定檢測就應(yīng)結(jié)合相關(guān)資料及檢測數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。委托單位提供的相關(guān)資料往往包括施工單位自檢、見證檢測及第三方檢測三種。針對(duì)以上三種資料，其相應(yīng)的要求通?？蓺w納為表一所列：

如果以下檢測資料審查不合格或現(xiàn)場抽樣檢查不達(dá)標(biāo)的情況下，就應(yīng)結(jié)合可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)、鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范等國家相關(guān)規(guī)范，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行進(jìn)一步的檢測。

二、焊縫無損檢測的檢驗(yàn)等級(jí)：

根據(jù)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》GB11345-89規(guī)定，超聲波檢驗(yàn)等級(jí)分為A、B、C三個(gè)級(jí)別： A級(jí)檢驗(yàn)采用一種角度的探頭在焊縫的單面單側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，只對(duì)允許掃查到的焊縫截面進(jìn)行探測。一般不要求作橫向缺陷的檢驗(yàn)。母材厚度〉50mm時(shí)，不得采用A級(jí)檢驗(yàn)。

B級(jí)檢驗(yàn)原則上采用一種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)整個(gè)焊縫截面進(jìn)行探測。母材厚度〉100mm時(shí)，采用雙面雙側(cè)檢驗(yàn)。受幾何條件的限制可在焊縫的雙面單側(cè)采用兩種角度探頭進(jìn)行探傷。條件允許時(shí)應(yīng)作橫向缺陷的檢驗(yàn)。

C級(jí)檢驗(yàn)至少要采用兩種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí)要做兩個(gè)掃查方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗(yàn)。母材厚度〉100mm時(shí)，采用雙面雙側(cè)檢驗(yàn)。其他附加要求是：1．對(duì)接焊縫余高要磨平，以便探頭在焊縫上作平行掃查；2．焊縫兩側(cè)斜探頭掃查經(jīng)過的母材部分要用直探頭作檢查；3．焊縫母材厚度≥100mm，窄間隙焊縫母材厚度≥40mm時(shí)，一般要增加串列式掃查。

三、建筑結(jié)構(gòu)焊縫無損探傷檢驗(yàn)具體要求：

1．設(shè)計(jì)要求全焊透的焊縫，其內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)應(yīng)符合下列要求：

1)一級(jí)焊縫應(yīng)進(jìn)行100%的檢驗(yàn)，其合格等級(jí)應(yīng)為《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》GB11345-89中B級(jí)檢驗(yàn)的Ⅱ級(jí)及Ⅱ級(jí)以上；

2)二級(jí)焊縫應(yīng)進(jìn)行抽檢，抽檢比例20%，其合格等級(jí)應(yīng)為《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》GB11345-89中B級(jí)檢驗(yàn)的Ⅲ級(jí)及Ⅲ級(jí)以上；

3)全焊透的三級(jí)焊縫可不進(jìn)行無損檢測。

2．焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架焊縫的超聲探傷及缺陷分級(jí)應(yīng)符合《焊接球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》JG/T3034.1-1996的規(guī)定。

3．螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架焊縫的超聲探傷及缺陷分級(jí)應(yīng)符合《螺栓球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》JG/T3034.2-1996的規(guī)定。

4．圓管T、K、Y節(jié)點(diǎn)焊縫的超聲波探傷方法及缺陷分級(jí)應(yīng)符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002的規(guī)定。

四、焊縫缺陷的評(píng)定等級(jí)

缺陷的大小確定以后，要根據(jù)缺陷的性質(zhì)和指示長度結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定評(píng)定焊縫的質(zhì)量級(jí)別。

超聲波檢驗(yàn)焊縫內(nèi)部缺陷的評(píng)定等級(jí)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)，其中Ⅰ級(jí)質(zhì)量最高，Ⅳ級(jí)質(zhì)量最低。

根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)試塊上繪制的距離波幅曲線，對(duì)比焊縫中缺陷最高回波的位置、和缺陷性質(zhì)判斷焊縫等級(jí)。對(duì)于最大反射波幅不超過距離波幅曲線中評(píng)定線的缺陷，均評(píng)定為Ⅰ級(jí)；最大反射波幅超過評(píng)定線的缺陷檢驗(yàn)者判定為裂紋等危害性缺陷時(shí)，無論其波幅和尺寸如何，均評(píng)定為Ⅳ級(jí)；反射波幅位于Ⅰ區(qū)的非裂紋性缺陷，均評(píng)定為Ⅰ級(jí)；反射波幅位于Ⅲ區(qū)的缺陷，無論其指示長度如何，均評(píng)定為Ⅳ級(jí)。最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，跟具缺陷指示長度，具體分類見表二：

五、焊縫檢測記數(shù)規(guī)則及合格評(píng)定

1．焊縫內(nèi)部缺陷無損檢測記數(shù)規(guī)則 一級(jí)焊縫探傷比例100%，即全數(shù)探傷；二級(jí)焊縫探傷比例20%，對(duì)于工廠制作焊縫，應(yīng)按每條焊縫長度計(jì)算比例，且探傷長度≥200mm，當(dāng)焊縫長度≤200mm時(shí)，應(yīng)對(duì)整條焊縫進(jìn)行探傷；對(duì)于現(xiàn)場安裝焊縫，應(yīng)按同一類型、同一施焊條件的焊縫條數(shù)計(jì)算比例，探傷長度應(yīng)≥200mm，并應(yīng)不少于1條焊縫；三級(jí)焊縫不要求進(jìn)行內(nèi)部缺陷的無損探傷。

2．焊縫處數(shù)的記數(shù)方法 工廠制作焊縫長度≤1000mm時(shí)，每條焊縫為1處，長度>1000mm時(shí)，將其劃分為每300mm為1處，現(xiàn)場安裝焊縫每條焊縫為1處。

3．抽樣檢驗(yàn)的合格判定 抽樣檢查的焊縫數(shù)如不合格率<2%時(shí)，該批驗(yàn)收應(yīng)定為合格；不合格率>5%時(shí)，應(yīng)加倍抽檢，且必須在原不合格部位兩側(cè)的焊縫延長線各增加1處，如在所有抽檢焊縫中不合格率≤3%時(shí)，該批驗(yàn)收應(yīng)定為合格，>3%時(shí),該批驗(yàn)收應(yīng)定為不合格。當(dāng)批量驗(yàn)收不合格時(shí)，應(yīng)對(duì)該批余下焊縫的全數(shù)進(jìn)行檢查。

六、焊縫中常見缺陷的類型及其在超聲探傷中的識(shí)別

焊縫中常見的缺陷主要有氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等幾種，他們各自的回波均有其特性。

1．氣孔

氣孔是在焊接過程中焊接熔池高溫時(shí)吸收了過量的氣體或冶金反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，在冷卻凝固之前來不及逸出而殘留在焊縫金屬內(nèi)所形成的空穴，多呈球形或橢球形。氣孔可分為單個(gè)氣孔和密集氣孔。單個(gè)氣孔回波高度低，波形較穩(wěn)定。從各個(gè)方向探測，反射波高大致相同，但稍一移動(dòng)探頭就消失。密集氣孔為一簇反射波，其波高隨氣孔的大小而不同，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。

2．夾渣

夾渣是指焊后殘留在焊縫金屬內(nèi)的熔渣或非金屬夾雜物，夾渣表面不規(guī)則。夾渣分點(diǎn)狀?yuàn)A渣和條狀?yuàn)A渣。點(diǎn)狀?yuàn)A渣的回波信號(hào)與點(diǎn)狀氣孔相似。條狀?yuàn)A渣回波信號(hào)多呈鋸齒狀。它的反射率低，一般波幅不高，波形常呈樹枝狀，主峰邊上有小峰。探頭平移時(shí)，波幅有變動(dòng)，從各個(gè)方向探測，反射波幅不相同。

3．未焊透

未焊透是指焊接接頭部分金屬未完全熔透的現(xiàn)象。一般位于焊縫中心線上，有一定的長度。探傷中探頭平移時(shí)，未焊透波形較穩(wěn)定，焊縫兩側(cè)探傷時(shí)，均能得到大致相同的反射波幅。

4．未熔合

未熔合主要是指填充金屬與母材之間沒有熔合在一起或填充金屬層之間沒有熔合在一起。未熔合反射波的特征是：探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定。兩側(cè)探測時(shí)，反射波幅不同，有時(shí)只能從一側(cè)探到。

5．裂紋

裂紋是指在焊接過程中或焊后，在焊縫或母材的熱影響區(qū)局部破裂的縫隙。一般來說，裂紋的回波高度較大，波幅寬，會(huì)出現(xiàn)多峰。探頭平移時(shí)，反射波連續(xù)出現(xiàn)，波幅有變動(dòng)；探頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，波峰有上、下錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。

以上是個(gè)人在超聲波無損檢測中結(jié)合相關(guān)規(guī)范總結(jié)的一些看法，寫出來與大家共同探討，不當(dāng)之處還望各位同行不吝賜教。參考文獻(xiàn)

［1］北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究院.GB50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 中國計(jì)劃出版社.2003.［2］中冶集團(tuán)建筑研究總院.GB11345-89鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.1990 ［3］全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).JB/T4730.1～4730.6-2005 承壓設(shè)備無損檢測新華出版社.2005 ［4］中冶集團(tuán)建筑研究總院 GB50205-2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中國計(jì)劃出版社

第三篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在船舶制造中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)在船舶制造中的應(yīng)用

曼恒數(shù)字為南通航運(yùn)職業(yè)學(xué)院建設(shè)了一套船舶建造仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，通過動(dòng)畫、聲音以及特有的三維模擬方式，為用戶營造一個(gè)真實(shí)的環(huán)境，把船舶建造的場景和工藝流程等逼真地呈現(xiàn)出來。

船舶工業(yè)是一項(xiàng)勞動(dòng)密集型、技術(shù)密集型和資金密集型的產(chǎn)業(yè)。船舶產(chǎn)品是一個(gè)巨大的復(fù)雜系統(tǒng)，而且大多是少量或單件生產(chǎn)的產(chǎn)品，每艘船舶都由數(shù)以千計(jì)甚至上萬件的零部件和中間產(chǎn)品。

怎樣將這些復(fù)雜的船舶建造過程通過形象而逼真的方式表現(xiàn)出來，讓學(xué)生能輕而易舉的掌握船舶知識(shí)，并印象深刻呢？

虛擬現(xiàn)實(shí)船舶建造仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)通過對(duì)船廠廠區(qū)及設(shè)施、船舶內(nèi)部結(jié)構(gòu)和布置、船體建造常規(guī)工藝流程進(jìn)行逼真的3D可視化虛擬展示。通過人機(jī)互動(dòng)形式，與虛擬環(huán)境中的船體模型進(jìn)行交互操作，完成鋼材預(yù)處理、鋼材切割、鋼材彎曲成型等。同時(shí)，該系統(tǒng)還提供了船體裝配功能，通過模擬真實(shí)的裝配方式，幫助學(xué)生了解船體裝配流程船體構(gòu)造。

該系統(tǒng)的建成，為虛擬教學(xué)和培訓(xùn)提供了重要的教學(xué)工具，虛擬環(huán)境使他們脫離了現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)中的風(fēng)險(xiǎn)和制約，并能從這種培訓(xùn)中獲得感性知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到提高培訓(xùn)對(duì)象各種技能和學(xué)習(xí)知識(shí)的目的。

第四篇：先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

摘要：中國雖是制造大國，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距。材料成型加工制造是制造業(yè)的重要組成部分，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要內(nèi)容，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國防力量的增強(qiáng)均有重要作用。該文認(rèn)為，面對(duì)市場經(jīng)濟(jì)、參與全球競爭，企業(yè)的發(fā)展要依靠先進(jìn)制造技術(shù)，而先進(jìn)制造技術(shù)必然促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。未來的制造企業(yè)將是以人、管理及技術(shù)三要素組成，而以人為本。未來的制造模式將是：小批量、高質(zhì)量、低成本、交貨期短、生產(chǎn)柔性、環(huán)境友好?？焖佼a(chǎn)品與工藝開發(fā)系統(tǒng)、新一代制造工藝及裝備和模擬與仿真是三項(xiàng)關(guān)鍵先進(jìn)制造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：

材料成形加工、發(fā)展趨勢、制造業(yè)、先進(jìn)制造技術(shù)

引言：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算材料科學(xué)已成為一門新興的交叉學(xué)科，是除實(shí)驗(yàn)和理論外解決材料科學(xué)中實(shí)際問題的第三個(gè)重要研究方法。它可以比理論和實(shí)驗(yàn)做得更深刻、更全面、更細(xì)致，可以進(jìn)行一些理論和實(shí)驗(yàn)暫時(shí)還做不到的研究。因此，基于知識(shí)的材料成型工藝模擬仿真是材料科學(xué)與制造科學(xué)的前沿領(lǐng)域及研究熱點(diǎn)。根據(jù)美國科學(xué)研究院工程技術(shù)委員會(huì)的測算，模擬仿真可提高產(chǎn)品質(zhì)量5～15倍、增加材料出品率25%、降低工程技術(shù)成本13%～30%、降低人工成本5%～20%、增加投入設(shè)備的利用率30%～60%、縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和試制周期30%～60%、增加分析問題廣度和深度的能力3～3.5倍等。

正文：先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用 1 先進(jìn)制造技術(shù)的概念與特點(diǎn)

一般認(rèn)為：先進(jìn)制造技術(shù)是指制造業(yè)(傳統(tǒng)制造技術(shù))不斷吸收機(jī)械工程技術(shù)、電子信息技術(shù)(包括微電子、光電子、計(jì)算機(jī)軟硬件、現(xiàn)代通信技術(shù))、自動(dòng)化控制理論技術(shù)(自動(dòng)化技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備)、材料科學(xué)、能源技術(shù)、生命科學(xué)及現(xiàn)代管理科學(xué)等方面的成果;并將其綜合應(yīng)用于制造業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理(檢測)、銷售、使用、服務(wù)(售后服務(wù))以及對(duì)報(bào)廢產(chǎn)品的回收處理這樣一個(gè)制造全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)、競爭能力，取得(具有市場競爭能力的)理想經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合效果的制造技術(shù)的總稱。

由以上先進(jìn)制造技術(shù)的概念可以看出先進(jìn)制造技術(shù)有如下特點(diǎn)：

1)先進(jìn)制造技術(shù)不是一成不變的，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，要不斷吸取各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)管理及市場營銷的所有領(lǐng)域及全部過程，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的生產(chǎn)。

2)先進(jìn)制造技術(shù)是面向新世紀(jì)技術(shù)系統(tǒng)，它的目的是提高制造業(yè)的綜合效益，贏得國際市場競爭。

3)先進(jìn)制造技術(shù)是不僅限于制造過程本身，它涉及到產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容。

4)先進(jìn)制造技術(shù)是特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)管理等方面的應(yīng)用。

5)先進(jìn)制造技術(shù)是強(qiáng)調(diào)各專業(yè)學(xué)科之間的相互滲透、融合和淡化，并最終消除它們之間的界限。

6)先進(jìn)制造技術(shù)是特別強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)，要求產(chǎn)品是所謂的“綠色產(chǎn)品，要求生產(chǎn)過程是環(huán)保型的。

2.先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

如前所述，先進(jìn)制造技術(shù)是一個(gè)龐大的技術(shù)群。在機(jī)械制造的整個(gè)過程中，無論是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、還是在產(chǎn)品生產(chǎn)制造或是經(jīng)營管理中都能充分利用先進(jìn)制造技術(shù)。近幾年，機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了一系列重大變化，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)企業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生重大變革。由于先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代機(jī)械制造企業(yè)逐步改變了傳統(tǒng)觀念，在生產(chǎn)組織方式上發(fā)生了五個(gè)轉(zhuǎn)變：從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變;從金字塔式的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變;從按功能劃分部門的固定組織形式向動(dòng)態(tài)、自主管理的小組工作組織形式轉(zhuǎn)變;從質(zhì)量第一的競爭策略向快速響應(yīng)市場的競爭策略轉(zhuǎn)變;從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變。

2)機(jī)械制造業(yè)的先進(jìn)制造工藝以及自動(dòng)化技術(shù)的形成和發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械制造的過程中，工藝過程是最主要的過程。由于機(jī)械制造業(yè)本身的需要，形成和發(fā)展了許多先進(jìn)的制造工藝及自動(dòng)化技術(shù)。從而充實(shí)、發(fā)展了整個(gè)先進(jìn)制造技術(shù)群，帶動(dòng)了其他制造業(yè)的發(fā)展。這些先進(jìn)制造工藝及自動(dòng)化技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。(1)毛坯制造工藝。毛坯制造是機(jī)械制造工藝的基礎(chǔ)和前提。近幾年，出現(xiàn)了許多先進(jìn)的制造工藝及技術(shù)。鑄造方面出現(xiàn)了一套精密潔凈鑄造成形工藝，例如，外熱風(fēng)沖天爐熔煉、處理、保護(hù)成套技術(shù);鋼液精煉與保護(hù)技術(shù);高效金屬型鑄造工藝及設(shè)備;氣化模鑄造工藝與設(shè)備等。鍛壓方面出現(xiàn)了精確高效塑性成型技術(shù)，主要有熱精鍛生產(chǎn)線成套技術(shù)，冷溫成型成套技術(shù)，輥鍛和楔橫軋成形技術(shù)，精密沖裁工藝及設(shè)備等，焊接與切割方面出現(xiàn)了新型焊接電源及控制技術(shù)，激光焊接技術(shù)，微連接技術(shù)，數(shù)控切割技術(shù)等。(2)機(jī)械加工工藝。機(jī)械加工是機(jī)械制造工藝過程的主要組成部分，在這方面的趨勢是向高效、高精度方向發(fā)展。主要有精密加工和超精密加工，高速切削與超高速磨削，復(fù)雜型面的數(shù)控加工，游離磨料的高效加工等。(3)自動(dòng)化技術(shù)。制造自動(dòng)化技術(shù)是在制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造全過程的自動(dòng)化。是研究對(duì)制造過程的規(guī)劃、運(yùn)作、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化等的自動(dòng)化的技術(shù)，以使產(chǎn)品制造過程實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時(shí)和潔凈的目標(biāo)。在機(jī)械制造過程中，除了發(fā)展應(yīng)用先進(jìn)制造工藝以外，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用是另一大特征。這些自動(dòng)化技術(shù)包括CAD，CAM集成、機(jī)床數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、柔性制造技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)、自動(dòng)檢測及信號(hào)識(shí)別技術(shù)等。

3.我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的戰(zhàn)略與對(duì)策

我國是一個(gè)制造業(yè)基礎(chǔ)薄弱的國家，而機(jī)械制造業(yè)占的比重又較大。盡管近十年來，我國機(jī)械制造業(yè)不斷引進(jìn)國外的先進(jìn)制造技術(shù)，但與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。主要表現(xiàn)為：技改投入相對(duì)不足。技術(shù)裝備、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理、市場觀念、人員素質(zhì)相對(duì)落后。面對(duì)新世紀(jì)國際機(jī)械制造業(yè)的競爭和高新技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，我國機(jī)械制造業(yè)應(yīng)采取以下對(duì)策。

1)提高認(rèn)識(shí)，全面規(guī)劃，將裝備制造業(yè)置于重要的戰(zhàn)略地位。

2)加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用與自身制造技術(shù)的開發(fā)相結(jié)合。據(jù)前論述可知，加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用，對(duì)發(fā)展機(jī)械制造業(yè)、增強(qiáng)機(jī)械制造業(yè)的生命力十分必要。但同時(shí)，我們也應(yīng)注重機(jī)械制造技術(shù)自身的開發(fā)，著重提高自主創(chuàng)新能力。高度重視制造產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)的研究開發(fā)，全力實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略、專利戰(zhàn)略。切實(shí)提高企業(yè)的技術(shù)開發(fā)和集成創(chuàng)新能力，這對(duì)于豐富先進(jìn)制造技術(shù)、促進(jìn)其他制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。將引進(jìn)、消化吸收國外先進(jìn)制造技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合，深化科技體制改革，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新體系的建設(shè)。

3)大力發(fā)展先進(jìn)高新制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。

4)人才是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。要加強(qiáng)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)，必須提高人員素質(zhì)，加強(qiáng)人才培訓(xùn)。應(yīng)培養(yǎng)一批既懂科學(xué)技術(shù)，又懂管理的優(yōu)秀企業(yè)家，還要造就一支具有較高職業(yè)素質(zhì)的技術(shù)工人隊(duì)伍。

5)加強(qiáng)國際交流與合作。世界各國的機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展都有自己的特色和側(cè)重點(diǎn)。通過加強(qiáng)國際交流與合作，可迅速吸收應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)，并結(jié)合本國國情來發(fā)展機(jī)械制造技術(shù)。

現(xiàn)代的產(chǎn)品與工藝開發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：在設(shè)計(jì)全過程采用信息技術(shù)，產(chǎn)品有創(chuàng)新，采用新材料與新制造工藝，使產(chǎn)品開發(fā)周期短、返工少、成本低，因而產(chǎn)品在國際市場上有競爭能力。輕量化、精確化、高效化將是成形制造技術(shù)的重要發(fā)展方向，材料成形制造向更輕、更薄、更精、更強(qiáng)、更韌、成本低、周期短、質(zhì)量高的方向發(fā)展。制造過程的計(jì)算機(jī)模擬仿真是先進(jìn)制造技術(shù)的重要內(nèi)容，已在鑄造及塑形加工等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。高性能、高精度、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)的努力目標(biāo)，而微觀組織模擬從微米到納米尺度則是近年來新的研究熱點(diǎn)。綠色制造是制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展趨勢。

制造業(yè)及材料成型加工技術(shù)的作用及地位

我國已是制造大國，僅次于美、日、德，位居世界第4。我國雖是制造大國，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距，表現(xiàn)在：1勞動(dòng)生產(chǎn)率低，人均產(chǎn)值不到美國的k/20；2技術(shù)含量低，以CAD為例，仍停留在繪圖功能：3重要關(guān)鍵復(fù)雜產(chǎn)品基本上沒有自主產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)能力。

材料成形加工行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，材料成形加工是汽車、電力、石化、造船、機(jī)械等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)制造技術(shù)，新一代材料加工技術(shù)也是先進(jìn)制造技術(shù)的重要內(nèi)容。鑄造、鍛造及焊接等材料加工技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主體技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界75%的鋼材經(jīng)塑性加工，45%的金屬結(jié)構(gòu)用焊接得以成型。汽車重量的65%以上仍由鋼材、鋁合金、鑄鐵等材料通過鑄造、鍛壓、焊接等加工方法而成形。

但是，我國的材料成形加工技術(shù)與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有很大差距。例如：重大工程的關(guān)鍵鑄鍛件如長江三峽水輪機(jī)的第一個(gè)葉輪仍從國外進(jìn)口；航空工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)及其它重要的動(dòng)力機(jī)械的核心成形制造技術(shù)尚有待突破。因此，在振興我國制造業(yè)的同時(shí)，要加強(qiáng)和重視材料成形加工制造技術(shù)的發(fā)展。

制造業(yè)在過去的二十年中發(fā)生了巨大變化，這種變化還會(huì)延續(xù)。高速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)要求加工制造的產(chǎn)品精密化、輕量化、集成化；國際競爭更加激烈的市場要求產(chǎn)品性能高、成本低、周期短；日益惡化的環(huán)境要求材料加工原料與能源消耗低、污染少。為了生產(chǎn)高精度、高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品，材料正由單一的傳統(tǒng)型向復(fù)合型、多功能型發(fā)展；材料成形加工制造技術(shù)逐漸綜合化、多樣化、柔性化、多學(xué)科化。

面對(duì)市場經(jīng)濟(jì)、參與全球競爭，必須十分重視制造業(yè)、先進(jìn)制造技術(shù)及成形加工制造技術(shù)的技術(shù)進(jìn)步。

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

美國在“新一代制造計(jì)劃”中指出未來的制造模式將是：批量小、質(zhì)量高、成本低、交貨期短、生產(chǎn)柔性、環(huán)境友好。未來的制造企業(yè)將是：以人、管理及技術(shù)三要素組成，而以人為本。未來的制造企業(yè)要掌握十大關(guān)鍵技術(shù)，包括了“快速產(chǎn)品與工藝開發(fā)系統(tǒng)”，“新一代制造工藝及裝備”及“模擬與仿真”三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中新一代制造工藝包括精確成型制造或稱凈成型制造工藝。凈成型制造工藝要求材料成型制造向更輕、更薄、更精、更強(qiáng)、更韌、成本低、周期短、質(zhì)量高方向發(fā)展。

輕量化、精確化、高效化將是未來制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。以汽車制造為例，美國新一代汽車研究計(jì)劃的目標(biāo)是在2003年每100公里油耗要減少到3升。汽車重量減輕10%可使燃燒效率提高7%，并減少10%的污染。為了達(dá)到這一目標(biāo)，要求整車重量要減輕40～50%，其中車體和車架的重量要求減輕50%，動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)必須減輕10%。例如，美國福特汽車公司新車型中使用的主要材料可以看出新一代汽車中鋼鐵黑色金屬用量將大幅度減少，而鋁及鎂合金用量將顯著增加，鋁合金將從284磅增加到733磅，鎂合金將從10磅增加到86磅。

近年來，隨著汽車工業(yè)和電子工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)通過降低產(chǎn)品的自重以降低能源消耗和減少污染包括汽車尾氣和廢舊塑料，提出了更迫切的要求，輕量化的綠色環(huán)保材料將作為人們的首選。鎂合金就是被世界各國材料界看好的最具有開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展前途的金屬材料。

鎂合金產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢：1輕量化：密度1.8g/cm3左右，是鐵的1/4，鋁的2/3，與塑料相近。2比強(qiáng)度高、剛性佳，優(yōu)于鋼、鋁。3極佳的防震性，耐沖擊、耐磨性良好。4優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，改善電子產(chǎn)品散熱問題。5非磁性金屬，抗電磁波干擾，電磁屏蔽性佳。6加工成型性能好，成品外觀美麗，質(zhì)感佳，無可燃性相對(duì)于塑料。7材料可100%回收，回收率高，符合環(huán)保法。8尺寸穩(wěn)定，收縮率小，不易因環(huán)境溫度變化而改變相對(duì)于塑料。

鎂合金壓鑄件廣泛應(yīng)用于交通工具如汽車、摩托車及飛機(jī)零件等、IT行業(yè)如手機(jī)、手提電腦等3C產(chǎn)品、小型家電攝像機(jī)、照相機(jī)及其他電子產(chǎn)品外殼等行業(yè)。同時(shí)，壓鑄鎂合金產(chǎn)品在國防建設(shè)等領(lǐng)域也有十分廣闊的應(yīng)用前景。

快速產(chǎn)品/工藝開發(fā)系統(tǒng)

我國制造業(yè)的主要問題之一是缺乏創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因而缺乏國際市場競爭能力。

傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)的特點(diǎn)：一是照貓畫虎、知識(shí)老化、缺乏創(chuàng)新，二是周期長、返工多、成本高。例如，日本豐田汽車公司沿用傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)方法造成了大量的返工。又例如，美國空軍研究所從1981—1991年研發(fā)武器共發(fā)布圖紙20，000張，但共有90，000張圖紙進(jìn)行了更改，平均每張圖紙改動(dòng)了4.5次，多化費(fèi)了16億美元。

現(xiàn)代的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：1采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法，2進(jìn)行全生命周期設(shè)計(jì)，3設(shè)計(jì)全過程采用信息技術(shù)，4加快采用新材料、新工藝，5產(chǎn)品開發(fā)周期短、返工少、成本低，努力做到一次成功，6產(chǎn)品有創(chuàng)新，在國際市場上有競爭能力。

應(yīng)該指出：產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造開發(fā)系統(tǒng)是以設(shè)計(jì)與制造過程的建模為核心內(nèi)容。1992年，美國先進(jìn)金屬材料加工工程研究中心提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)/制造工藝集成系統(tǒng)。在產(chǎn)品零部件的設(shè)計(jì)過程中同時(shí)要進(jìn)行影響產(chǎn)品及零部件性能的成型制造過程的建模，它不僅可以提供產(chǎn)品零部件的可制造性評(píng)估，而且可以提供產(chǎn)品零部件的性能預(yù)測。2001年，美國又提出了集成制造技術(shù)建議，并提出“可靠制造的建模與仿真”新構(gòu)思，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造等全生命周期過程全部進(jìn)行模擬仿真。

波音公司采用的現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，將新產(chǎn)品研制周期從8年縮短到5年，工程返工量減少了50%。日本豐田汽車公司在研制2002年嘉美新車型時(shí)縮短了研發(fā)周期10個(gè)月，減少了試驗(yàn)樣車數(shù)量65%。美國底特律柴油機(jī)公司研發(fā)一臺(tái)V6型柴油機(jī)的研發(fā)周期只用了7.5個(gè)月。美國汽車工業(yè)希望汽車的研發(fā)周期縮短為15—25個(gè)月，而20世紀(jì)90年代汽車的研發(fā)周期為5年。

新一代制造技術(shù)材料成型制造技術(shù)

制造技術(shù)可分為加工制造及成型制造以液態(tài)鑄造成型、固態(tài)塑性成型及連接成型等為代表技術(shù)，其中成型制造不僅賦予零件以形狀，而且決定了零件的組織結(jié)構(gòu)與性能。

精確成型制造技術(shù)

近年來出現(xiàn)了很多新的精確成型制造技術(shù)。例如，在精確鑄造成型加工方面，在汽車工業(yè)中Cosworth鑄造采用鋯砂砂芯組合并用電磁泵控制澆鑄)、消失模鑄造及壓力鑄造已成為新一代汽車薄壁、高質(zhì)鋁合金缸體鑄件的三種主要精確鑄造成型方法。許多研究預(yù)測消失模鑄造將是“明天的鑄造新技術(shù)”。另外，用定向凝固熔模鑄造生產(chǎn)的高溫合金單晶體燃汽輪機(jī)葉片也是精確成型鑄造技術(shù)在航空、航天工業(yè)中應(yīng)用的杰出體現(xiàn)。

在轎車工業(yè)中還有很多材料精確成型新工藝，如用精確鍛造成型技術(shù)生產(chǎn)凸輪軸等零件液壓脹型技術(shù)、半固態(tài)成型、三維擠壓法等。摩擦壓力焊新技術(shù)近來備受人們關(guān)注。

以擠壓鑄造及半固態(tài)鑄造為代表的精確成型技術(shù)由于熔體在壓力下充型、凝固，從而使鑄件具有好的表面及內(nèi)部質(zhì)量。材料在壓力作用下凝固可形成細(xì)小的球狀晶粒組織。半固態(tài)鑄造是一種生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、近凈成型、高品質(zhì)鑄件的材料半固態(tài)加工工藝技術(shù)。其區(qū)別于壓力鑄造和鍛壓的主要特征是材料處于半固態(tài)時(shí)在較高壓力下充型和凝固。半固態(tài)鑄造技術(shù)最早在上世紀(jì)70年代由美國MIT凝固實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)，并在90年代中期因汽車的輕量化得到了快速發(fā)展，可分為流變鑄造和觸變鑄造。

快速及自由成型制造技術(shù)

隨著全球化及市場的激烈競爭，加快產(chǎn)品開發(fā)速度已成為競爭的重要手段之一。制造業(yè)要滿足日益變化的用戶需求，制造技術(shù)必須有較強(qiáng)的靈活性，能夠以小批量甚至單件生產(chǎn)迎合市場?？焖僭椭圃旒夹g(shù)就是在這樣的社會(huì)背景下產(chǎn)生的?？焖僭椭圃旒夹g(shù)以離散/堆積原理為基礎(chǔ)和特征，將零件的電子模型按一定方式離散成為可加工的離散面、離散線和離散點(diǎn)，而后采用多種手段，將這些離散的面、線段和點(diǎn)堆積形成零件的整體形狀。有人因該技術(shù)高度的柔性而稱之為“自由成型制造”。近年來，快速原型制造已發(fā)展為快速模具制造及快速制造。它能大大縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，解決單件或小批零件的制造問題。

激光加工技術(shù)多種多樣，包括電子元件的精密微焊接、汽車和船舶制造中的焊接、坯料制造中的切割、雕刻與成型等，其中激光加工自由成型制造技術(shù)也是重要的發(fā)展動(dòng)向。

參考文獻(xiàn)

1.盛曉敏、梁朝暉，等.先進(jìn)制造技術(shù) [M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.09.2.魏鐵華.論現(xiàn)代制造系統(tǒng)模式的共性 [J].工廠建設(shè)與設(shè)計(jì)，1996.06.

第五篇：先進(jìn)制造技術(shù)在模具制造業(yè)中的應(yīng)用

先進(jìn)制造技術(shù)在模具制造業(yè)中的應(yīng)用

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，模具企業(yè)間的競爭日益激烈，為了能在激烈的市場競爭中立穩(wěn)腳跟謀求發(fā)展，企業(yè)必須以最新的產(chǎn)品、最短的開發(fā)時(shí)間、最優(yōu)的質(zhì)量、最低的成本、最佳的服務(wù)、最好的環(huán)保效果和最快的市場響應(yīng)速度來贏得市場和用戶。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，模具制造業(yè)必須改變傳統(tǒng)觀念，不斷對(duì)各單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行集成融合，并與現(xiàn)代信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)相結(jié)合，從而推動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。

從20世紀(jì)80年代以來，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家提出了許多不同的先進(jìn)制造技術(shù)新模式、新技術(shù)、新思想、新方法，這其中包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、工程(CAD／CAM／CAE)，逆向工程技術(shù)，并行工程，快速成形技術(shù)，虛擬制造技術(shù)，敏捷制造、精良生產(chǎn)、制造資源計(jì)劃等新技術(shù)。這些新技術(shù)的使用，對(duì)提高制造業(yè)企業(yè)的競爭力起到了巨大的作用。本文將對(duì)高速加工技術(shù)、逆向工程技術(shù)、快速成形技術(shù)和虛擬制造技術(shù)等進(jìn)行簡單的介紹。

1、模具設(shè)計(jì)，加工中的幾種先進(jìn)制造技術(shù) 1．1 高速加工技術(shù)(HSM)1．1．1 何謂高速加工

高速加工概念起源于德國切削物理學(xué)家Carl Salomon，他認(rèn)為在常規(guī)切削范圍內(nèi)切削溫度隨著切削速度的增大而升高，當(dāng)切削速度達(dá)到臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降，從而大大地減少加工時(shí)間，成倍地提高機(jī)床的生產(chǎn)率。這一理論的發(fā)現(xiàn)為人們提供了一種在低溫低能耗條件下實(shí)現(xiàn)高效率切削金屬的方法。目前通常把切削速度比常規(guī)切削速度高5-l0倍以上的切削稱為高速加工。

1．1．2 高速加工的特點(diǎn)及在模具工業(yè)中的應(yīng)用

a、加工效率高，由于切削速度高，進(jìn)給速度一般也提高5-l0倍，這樣，單位時(shí)間材料切除率可提高3-6倍，因此加工效率大大提高。

b、切削力小，高速加工由于切削速度高，切屑流出的速度快，減少了切屑與刀具前面的摩擦，從而使切削力大大降低。

c、熱變形小，高速加工過程中，由于極高的進(jìn)給速度，95％的切削熱被切屑帶走，工件基本保持冷態(tài)，這樣零件不會(huì)由于溫升而導(dǎo)致變形。

d、加工精度高，高速加工機(jī)床激振頻率很高，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出“機(jī)床-刀具-工件”工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍，這使得零件幾乎處于“無振動(dòng)”狀態(tài)加工，同時(shí)在高速加工速度下，積 1 屑瘤、表面殘余應(yīng)力和加工硬化均受到抑制，因此用高速加工的表面幾乎可與磨削相比。

e、簡化工藝流程，由于高速銑削的表面質(zhì)量可達(dá)磨削加工的效果，因此有些場合高速加工可作為零件的精加工工序，從而簡化了工藝流程，縮短了零件加工時(shí)間。綜上所述，高速加工是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工精度為主要特征的加工技術(shù)。其工件熱變形小，加工精度高，表面質(zhì)量好；非常適合模具加工中的薄壁、剛性較差、容易產(chǎn)生熱變形的零件，可以直接加工模具中使用的淬硬材料，特別是硬度在HRC46～60范圍內(nèi)的材料。

1．2 逆向工程技術(shù)(RE)1．2．1 何謂逆向工程技術(shù)

按照傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程，開發(fā)過程是市場調(diào)研—概念設(shè)計(jì)—總體設(shè)計(jì)—詳細(xì)設(shè)計(jì)—制定工藝流程—設(shè)計(jì)工裝夾具—加工、檢驗(yàn)、裝配及性能測試—完成產(chǎn)品。即從“設(shè)計(jì)思路—產(chǎn)品”的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，這被稱為正向工程或順向工程(FE)。然而，當(dāng)我們掌握是的物理模型或?qū)嵨飿蛹r(shí)，我們必須尋求某種方法將這些實(shí)物(樣件)轉(zhuǎn)化為CAD模型，使之能應(yīng)用CAD／CAM／CAE等先進(jìn)技術(shù)完成有關(guān)任務(wù)。這種產(chǎn)品開發(fā)方式的設(shè)計(jì)流程是從實(shí)物到設(shè)計(jì)，我們將這種由“產(chǎn)品—設(shè)計(jì)思路”的產(chǎn)品開發(fā)過程稱為逆向工程或反求工程(RE)。

1．2．2 逆向技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用

模具工業(yè)中的逆向工程應(yīng)用大致可分為以下幾種情況：

a、在沒有設(shè)計(jì)圖樣以及設(shè)計(jì)圖樣不完整或沒有CAD模型的情況下，在對(duì)零件原型進(jìn)行測量的基礎(chǔ)上形成零件的設(shè)計(jì)圖樣或CAD模型。

b、某些難以直接用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維幾何設(shè)計(jì)的物體(如復(fù)雜的藝術(shù)造型、人體、動(dòng)植物外形)，目前常用黏土、木材或泡沫塑料進(jìn)行初始外形設(shè)計(jì)，再通過逆向工程將實(shí)物模型轉(zhuǎn)化為三維CAD模型。

c、人們經(jīng)常需要對(duì)已有的產(chǎn)品進(jìn)行局部修改。原始設(shè)計(jì)沒有三維CAD模型的情況下，應(yīng)用逆向工程技術(shù)建立C A D 模型，再對(duì)CAD模型進(jìn)行修改，這將大大縮短產(chǎn)品改型周期，提高生產(chǎn)效率。

d、利用逆向工程技術(shù)可以充分吸收國外先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造成果，使我國的模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)立于更高的起點(diǎn)，同時(shí)加速某些產(chǎn)品的國產(chǎn)化速度，在這方面逆向工程技術(shù)均起到不可替代的作用。

1．3 快速成形技術(shù)(RP)1．3．1 何謂快速成形技術(shù)

快速成形技術(shù)，是20世紀(jì)80年代末90年代初發(fā)展起來的一種先進(jìn)制造技術(shù)，它結(jié)合 了數(shù)控技術(shù)、CAD技術(shù)、激光技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等多門學(xué)科的先進(jìn)成果，利用光能、熱能等能量形式，對(duì)材料進(jìn)行燒結(jié)、固化、粘結(jié)或熔融，最終成形出零件的二維實(shí)物模型。

1．3．2 快速成形技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用

a、產(chǎn)品開發(fā)對(duì)于新產(chǎn)品，通過快速成形技術(shù)，方便快速地試制出產(chǎn)品的實(shí)物模型，根據(jù)實(shí)物模型可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所存在的不足或錯(cuò)誤之處，從而既縮短了新產(chǎn)品開發(fā)的研制周期，又避免了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤可能帶來的損失。

b、產(chǎn)品性能測試快速成形制造在一般場合可以代替實(shí)際零件，對(duì)產(chǎn)品的有關(guān)性能進(jìn)行綜合測評(píng)或工程測試，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這樣可以大大提高產(chǎn)品投產(chǎn)的一次成功率。

c、樣件展示由于應(yīng)用快速成形技術(shù)很容易制造出新產(chǎn)品的樣件，因此，快速成形技術(shù)已成為開發(fā)商與客戶之間進(jìn)行交流溝通的重要手段。

d、快速制模將快速成形技術(shù)與真空注型、熔模鑄造、金屬電鍍等技術(shù)相結(jié)合，快速制造出模具，用于零件的數(shù)件或小批量生產(chǎn)。

1．4 虛擬制造技術(shù)(VM)1．4．1 何謂虛擬制造

虛擬制造是新產(chǎn)品及其制造系統(tǒng)開發(fā)的一種哲理和方法論，它強(qiáng)調(diào)在實(shí)際投入原材料與產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程之前，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過程的相關(guān)分析，以保證制造實(shí)施的可行性。虛擬制造技術(shù)是基于產(chǎn)品模型、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、可視化技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)完成產(chǎn)品的制造、裝配等制造活動(dòng)的制造技術(shù)。

1．4．2 虛擬制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用

a、在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)中完成整體及零部件的概念設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、總體布局設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，同時(shí)對(duì)其剛度、強(qiáng)度、固有頻率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)及疲勞使用壽命等性能進(jìn)行模擬分析，以便在設(shè)計(jì)階段就發(fā)現(xiàn)問題并有針對(duì)性地解決有關(guān)問題。

b、使用虛擬裝配技術(shù)，能避免傳統(tǒng)裝配方式常存在的裝配干涉或裝配不到位現(xiàn)象，可以方便地修改并首先生成零部件模型，從而大大降低了模具零件的返工率。

c、虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)可對(duì)整個(gè)模具在真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)負(fù)荷下進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)虛擬軟件仿真其運(yùn)動(dòng)軌跡，預(yù)測產(chǎn)品的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。

2、其他先進(jìn)制造技術(shù) 2．1． 敏捷制造技術(shù)(AM)敏捷制造的基本思想是通過將高素質(zhì)的員工、動(dòng)態(tài)靈活的組織機(jī)構(gòu)、企業(yè)內(nèi)部及企業(yè)之 間的靈活管理以及柔性的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行全面集成，使企業(yè)能夠?qū)焖僮兓㈦y以預(yù)測的市場要求做出快速反應(yīng)，并由此獲得長期的經(jīng)濟(jì)效益。

2．2 并行工程(CE)并行工程是一個(gè)集成的、并行的方式設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程的系統(tǒng)方法，它要求開發(fā)人員在設(shè)計(jì)開始就需考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的所有因素，包括產(chǎn)品質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃、用戶要求等。為達(dá)到并行的目的，需要建立高度集成的模型，應(yīng)用仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)異地人員的協(xié)同工作。

2．3 精良生產(chǎn)(LP)精良生產(chǎn)的目的是簡化生產(chǎn)過程、減少信息量、消除過分臃腫的生產(chǎn)組織，使產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程盡可能簡化和標(biāo)準(zhǔn)化。精良生產(chǎn)的核心是準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)和成組技術(shù)。

3、結(jié)束語

隨著信息時(shí)代的到來，模具制造業(yè)全球化是發(fā)展的必然趨勢；其競爭不斷加劇，使當(dāng)前模具制造業(yè)面臨極大的挑戰(zhàn)，這一挑戰(zhàn)主要來源于市場和技術(shù)兩大方面。每個(gè)技術(shù)單元同時(shí)面向市場和合作伙伴，必須靈活地進(jìn)行重組和集成，達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)。高速切削、逆向工程、快速成形技術(shù)與CAD／CAE／CAM／RP虛擬環(huán)境的集成可使設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的時(shí)間縮短幾倍乃至幾十倍，構(gòu)成一個(gè)快速產(chǎn)品開發(fā)及其模具制造的綜合系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、加工到管理的靈活經(jīng)濟(jì)的組織方式，從而推動(dòng)模具制造技術(shù)的發(fā)展。