第一篇：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特點和趨勢

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特點和趨勢

摘要：本文對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特點和趨勢進(jìn)行了初步分析，科學(xué)技術(shù)正在呈現(xiàn)加速發(fā)展、社會化和各學(xué)科領(lǐng)域相互滲透的特點，以及高技術(shù)不斷滲透、軟件備受重視、技術(shù)與科學(xué)共鳴、軍導(dǎo)時代走向終結(jié)等趨勢，探討現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢,對于尋求科學(xué)技術(shù)發(fā)展的路徑和機遇,從而推動科學(xué)技術(shù)和社會的發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵字：科學(xué)技術(shù);融合;特點;發(fā)展趨勢引言

現(xiàn)代自然辭學(xué)在廣度和深度上、在思維方式和研究方法上、在學(xué)科結(jié)構(gòu)及與社會的關(guān)系等方面均出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，由此引發(fā)的第二次產(chǎn)業(yè)革命對人類社會產(chǎn)生深刻影響，跨越式地進(jìn)入現(xiàn)代工業(yè)文明時代。本世紀(jì)中葉以來，數(shù)學(xué)、物理學(xué)、遺傳學(xué)等自然科學(xué)在理論上相繼取得重大突破，生物技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、核技術(shù)、航天技術(shù)和激光技術(shù)等新技術(shù)群相繼問世并得到蓬勃發(fā)展。已經(jīng)形成第三次科技革命的浪潮?，F(xiàn)代科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)緊密相聯(lián)，突飛猛進(jìn)的發(fā)展正在導(dǎo)致全球政治、經(jīng)濟(jì)、社會的激烈變革?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對社會進(jìn)步的巨大推動作用，已顯示出與以往任何歷史時期不同的新的特點和新的發(fā)展趨勢。科技正在作為增強綜合國力的主導(dǎo)因素和標(biāo)志，已直接影響和決定著一個國家在國際競爭中的地位和作用，未來綜合國力的競爭，實質(zhì)上已成為科技的競爭[1]。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)出的主要特點

現(xiàn)代科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)緊密相聯(lián)，突飛猛進(jìn)的發(fā)展正在導(dǎo)致全球政治、經(jīng)濟(jì)、社會的激烈變革。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對社會進(jìn)步的巨大推動作用，已顯示出與以往任何歷史時期不同的新的特點。

2.1加速性發(fā)展的特點

科學(xué)技術(shù)加速發(fā)展，呈現(xiàn)知識爆炸的現(xiàn)象。二十世紀(jì)的后三十年來，人類所取得的科技成果，比過去2000年的總和還要多。二十世紀(jì)中葉人類的科技知識每10年增加1倍，當(dāng)代，每3-5年增加1倍。以此推算，人類在2020年所擁有的知識當(dāng)中，有90％現(xiàn)在還沒有創(chuàng)造出來。今天的大學(xué)生到畢業(yè)的時候，他所學(xué)的知識有60％到70％已經(jīng)過時。

2.2科技應(yīng)用于生產(chǎn)的周期大大縮短

在19世紀(jì)，電動機發(fā)明到應(yīng)用共用了65年，電話用了56年，無線電用了35年，直空管用了31年，電磁波通信時隔26年；而到了20世紀(jì)，這種時間間隔大大縮短了，如雷達(dá)從發(fā)明到應(yīng)用用了15年，噴氣發(fā)動機用了14年，電視用了12年，尼龍用了11年，集成電路僅僅用了2年時間得到應(yīng)用，而激光器僅僅用了1年。

2.3社會化的特點

科學(xué)技術(shù)的社會化主要表現(xiàn)在：其一，已從較分散的少數(shù)人活動轉(zhuǎn)向社會化的集體活動，研究活動的規(guī)模和組織形式愈來愈大。從企業(yè)規(guī)模發(fā)展到國家規(guī)模，甚至國際規(guī)模。其二，科研條件和資金投入的社會化和國際化。其三，科技工作領(lǐng)導(dǎo)

與協(xié)調(diào)中，政府的作用愈來愈重要。如美國成立了國家科學(xué)技術(shù)委員會，韓國成立了總統(tǒng)親自主持的“技術(shù)振興審議會”，日本歐盟國家也都相繼加強了政府的作用。

2.4各學(xué)科、各技術(shù)領(lǐng)域相互滲透、交叉和融合當(dāng)前科學(xué)技術(shù)相互滲透、交叉和綜合，集中表現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)正在宏觀和微觀兩個尺度上向著最復(fù)雜、最基本的方向發(fā)展。一方面，建立在多學(xué)科基礎(chǔ)上的復(fù)雜系統(tǒng)研究已經(jīng)列入科學(xué)研究的重大議程，如對社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、大腦和生命系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究，將對經(jīng)濟(jì)、社會和人類自身的發(fā)展產(chǎn)生重大影響；另一方面，對微觀系統(tǒng)的深入探索，如對基本粒子研究和受控核聚變、基因、微機械、微加工和納米材料的研究，可能引起全新的技術(shù)革命?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出的主要趨勢

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其所產(chǎn)生的影響，達(dá)到了前所未有的廣度和深度，它已經(jīng)成為一個國家和社會發(fā)展的重要決定因素之一。同時，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在各種因素的作用下，也發(fā)生了巨大的變化，呈現(xiàn)出了新的發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)在以下四個方面[3]。

3.1高技術(shù)不斷滲透

90年代工業(yè)技術(shù)的一大特征是走向高技術(shù)化。具體地說，今后的工業(yè)領(lǐng)域?qū)?yīng)用以計算機、電子器件為核心的電子技術(shù)；精細(xì)陶瓷、金屬新材料及其復(fù)合材料等新材料系列；以重新編排遺傳基因、組織培養(yǎng)為基礎(chǔ)技術(shù)的生物技術(shù)；以工業(yè)機器人、計算機輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)等為基礎(chǔ)的生產(chǎn)系統(tǒng)；以宇宙航空、海洋開發(fā)、原子能利用等為基礎(chǔ)的巨型系統(tǒng)技術(shù)，等等。

3.2軟件倍受重視

當(dāng)前，世界各國都很重視軟件的發(fā)展，推行軟件化。這一傾向正不斷涌入由硬件操縱的技術(shù)世界。一方面，信息技術(shù)將進(jìn)入事務(wù)部門和生產(chǎn)現(xiàn)場，使生產(chǎn)活動的效率和柔性得到提高，實現(xiàn)工業(yè)信息化。另一方面，以信息為中心的新型產(chǎn)業(yè)將逐步形成。

這一流向中，人的創(chuàng)造性活動是至關(guān)重要的因素，特別是設(shè)計人員、計算機編程人員和數(shù)據(jù)專家等，將發(fā)揮越來越重要的作用。由此可見，加深對信息、軟件價值的認(rèn)識，加快培養(yǎng)軟件人材，已成為當(dāng)務(wù)之急。

3.3技術(shù)與科學(xué)共鳴

隨著技術(shù)革新的日新月異，“科學(xué)”與“技術(shù)”的界線將變得難于劃清，而且日

益接近和共鳴。目前，在某些領(lǐng)域（如超導(dǎo)和生物學(xué)等），科學(xué)研究已和技術(shù)開發(fā)圍繞同一課題展開，研究、開發(fā)工作渾然一體。

科學(xué)與技術(shù)接近和共鳴，將強有力地推進(jìn)90年代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，新材料、電子、生物諸領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)，將成為21世紀(jì)技術(shù)革新的支柱。

3.4軍導(dǎo)時代走向終結(jié)

以前，軍用技術(shù)和民用技術(shù)之間的傳播方式，總是由軍用轉(zhuǎn)向民用，軍用是第一位的。美國的計算機、集成電路、激光等技術(shù)，就是作為軍用技術(shù)首先開發(fā)出來然后向民用工業(yè)擴散的。

但是，在當(dāng)今民用市場上，由于技術(shù)開發(fā)方面的競爭越來越激烈，使得民用產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量都有了長足的提高。因此，最先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)常首先由民用部門開發(fā)出來，從而打破了以往軍用技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)新潮的格局。預(yù)計，在90年代，民用技術(shù)在提高軍事技術(shù)方面所發(fā)揮的作用將越來越大，民用技術(shù)轉(zhuǎn)向為軍事技術(shù)服務(wù)將成為新的發(fā)展結(jié)語

對于我們這樣一個國家、一個世界來說,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個全新的時代。因此。我們對科學(xué)技術(shù)的研究必須要有一個全新的視角、全新的思維、全新的理念。嚴(yán)峻、近似殘酷的國際競爭現(xiàn)實一再提醒我們，科學(xué)技術(shù)的落后和缺乏剖新，必然導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展的落后和乏力，只有依靠科學(xué)技術(shù)特別是高新技術(shù)才能大幅度提高勞動生產(chǎn)率，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)和國際競爭中占居主動。讓我們共同攜起手來，為創(chuàng)立和發(fā)展科學(xué)技術(shù)研究事業(yè)而奮斗努力。我們堅信，2l世紀(jì)的中國科學(xué)技術(shù)事業(yè)必定會有一個大的發(fā)展!

參考文獻(xiàn)

1.路甬祥.百年物理學(xué)的啟示[J].新華文摘,2005,(17):34-36.2.諸錫斌等.自然辯證法概論[M].云南科技出版社,2004.3.米克容,范杰敏等.論現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新趨勢[J].山東經(jīng)濟(jì),2006,22(6):5-9.

第二篇：數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

趙 學(xué) 明

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

摘要：現(xiàn)在世界上很多發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控機床。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強大，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界先進(jìn)技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機床正在不斷采用最新成果，朝著高速化、超精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性與環(huán)保等方向發(fā)展。

關(guān)鍵字：數(shù)控機床、技術(shù)、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢

引言

從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機床的發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求以及計算機技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機床的應(yīng)用范圍還在不斷擴大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。1 數(shù)控機床的簡單介紹

車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等都是機械加工方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機床，數(shù)控機床就是在普通機床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。數(shù)控系統(tǒng)是由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界上最大的三家廠商是：日本法拉克、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西

班牙凡高等。國內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。從目前來看，我們國家機床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)就在數(shù)控系統(tǒng)。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛才開始，產(chǎn)業(yè)化、質(zhì)量、技術(shù)水平一般，故障率比較高，質(zhì)量精度一般。因此，高檔次的數(shù)控系統(tǒng)全都是依賴進(jìn)口，每年國家需要在此方面花費大量的外匯。給機床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機床就成了數(shù)控機床。當(dāng)然，普通機床發(fā)展到數(shù)控機床不只是加裝數(shù)控系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國數(shù)控機床的機遇與挑戰(zhàn)

近6年來我國數(shù)控機床產(chǎn)量一直處于持續(xù)地以年均增長超過30％快速發(fā)展，據(jù)初步統(tǒng)計2004年數(shù)控機床的產(chǎn)量為51860臺，同比年增長40.8％，數(shù)控機床的消費量約70000余臺，同比年增長約30％。數(shù)控機床需求的旺盛也促進(jìn)了2004年內(nèi)新建的三資和民營機床廠以及數(shù)控機床品種的明顯增加。但是，另一方面進(jìn)口的數(shù)控機床數(shù)量也在逐年同步增加，而且進(jìn)口數(shù)控機床的消費額的增長趨勢更快。2004年數(shù)控機床的進(jìn)口數(shù)量同比年增長30％，而進(jìn)口消費額的增長卻達(dá)52％，從而導(dǎo)致國產(chǎn)數(shù)控機床在國內(nèi)市場消費額中的所占比例已不足30％。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因在于國內(nèi)市場對技術(shù)和附加值高的高效精密數(shù)控機床和高性能大重型數(shù)控機床需求增長，要依靠進(jìn)口解決。大量的高檔數(shù)控機床的進(jìn)口，主要由于以下三個領(lǐng)域發(fā)展的需求：高新技術(shù)和國防工業(yè)領(lǐng)域；重大基礎(chǔ)裝備制造領(lǐng)域。國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等。因此，對于高速超精密數(shù)控機床，國內(nèi)還是欠缺的，主要依賴進(jìn)口。

但是最近幾年國家也加大了對數(shù)控機床研發(fā)的大力支持?？萍疾繉閿?shù)控機床專項研發(fā)投入2億元，主要圍繞數(shù)控設(shè)備支撐技術(shù)和航天、交通、能源等方面需要的超大型超精密加工設(shè)備。第一個建立在企業(yè)的數(shù)控機床國家重點實驗室已經(jīng)進(jìn)入審批階段?？萍疾窟€將組織重大專項研究，在關(guān)鍵功能部件等配套技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)上取得核心技術(shù)。國家的政策支持，產(chǎn)業(yè)扶持，這是數(shù)控機床業(yè)的春天，將會促進(jìn)我國數(shù)控機床朝向世界頂級技術(shù)邁進(jìn)。3 數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的趨勢高速度與超精度化

速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。高速度、超精度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)

將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。特別是在超高速切削、超精密加工技術(shù)的實施中，對機床各坐標(biāo)軸位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，這兩項技術(shù)指標(biāo)又是相互制約的，也就是說要求位移速度越高，定位精度就越難提高。

目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺的移動速度(進(jìn)給速度)：在分辨率為l微米時，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1um時，在24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。

在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10um 提高到5um，精密級加工中心則從3～5um，提高到1～1．5um,并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0．01um)。2 高可靠性

隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機床制造商追求的目標(biāo)。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在l6小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)>99％以上，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對一臺數(shù)控機床而言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為l0：1(數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級)。此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333．3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于l0萬小時。當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。多功能化

在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此數(shù)控機床實現(xiàn)了一機多能，以最大限度地提高設(shè)備利用率。另外前臺加工、后臺編輯的前后臺功能，充分提高其工作效率和機床利用率。數(shù)控機床還具有更高的通訊功能，現(xiàn)代數(shù)控機床除具有通信口，DNC功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)功能。多軸化

隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點，由于在加工自由曲面時，5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3軸聯(lián)動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參與切削，因此，5軸聯(lián)動機床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點。

數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控機床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，是機械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國際先進(jìn)機床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。

隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機床時要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。機械制造企業(yè)在普遍采用CAD/CAM的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有“人性化”。虛擬設(shè)計、虛擬制造等高端技術(shù)也越來越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機床發(fā)展的重要趨勢。在數(shù)字制造的目標(biāo)下，通過流程再造和信息化改造，ERP等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。柔性化、智能化

數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強單元技術(shù)的開拓、完善；CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。

智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。

21世紀(jì)的金切機床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實現(xiàn)切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因為切削液既污染環(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中(氮氣中、冷風(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù))不使用切削液進(jìn)行的切削。不過，對于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤滑(MQL)的準(zhǔn)干切削。對于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機床來說，主要是采用準(zhǔn)干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類金切機床中，采用干切削最多的是滾齒機。結(jié)束語

總之，數(shù)控(NC)機床技術(shù)已成為制造技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。數(shù)控機床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展。為了滿足制造技術(shù)不斷發(fā)展的需要，NC機床將朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、數(shù)字化的方向發(fā)展。今后，隨著計算技術(shù)、測試技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、材料和機械結(jié)構(gòu)等方面的研究和科技的進(jìn)步，也必將面臨著新的挑戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，隨著數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用 制造業(yè)將迎來一次足以撼動傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。

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第三篇：光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

年級：大一

學(xué)號：***

姓名：傅天一

專業(yè)：計科

指導(dǎo)老師：

二零一四年五月

摘要：由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點,備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速,文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并展望其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù);趨勢;光纖到戶;全光網(wǎng)絡(luò)

一、前 言

1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發(fā)表論文,預(yù)見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點,備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從

1980年到2000年增加了近1萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了10倍。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?實現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?實現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發(fā)達(dá)國家,在光纖傳輸方面實現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統(tǒng),對超長距離的傳輸已達(dá)到4000km無電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面,光網(wǎng)技術(shù)合作計劃(ONTC)、多波長光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成,為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò),尤其為承載未來IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。

(一)復(fù)用技術(shù)

光傳輸系統(tǒng)中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有:時分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中,WDM技術(shù)比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

(二)寬帶放大器技術(shù)

摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實用化的關(guān)鍵,它具有對偏振不敏感、無串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實現(xiàn)76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來,可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補償技術(shù)

對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補償技術(shù)。

(四)孤子WDM傳輸技術(shù)

超大容量傳輸系統(tǒng)中,色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中,使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優(yōu)點。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢,繼而向高速、寬帶、長距離方向發(fā)展。

(五)光纖接入技術(shù)

隨著通信業(yè)務(wù)量的增加,業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務(wù),而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求,只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了,它可與多種技術(shù)相結(jié)合,例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等,分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問題,APON發(fā)展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應(yīng)用,APON將用于實現(xiàn)FITH方案。GPON對

電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢,又可充分利用現(xiàn)有的SDH,但是技術(shù)比較復(fù)雜,成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢,成本相對較低,但對TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?，F(xiàn)今95%的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng),所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的,并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng),而且MAC技術(shù)是點對點的連接,在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng),還可擴展到城域網(wǎng),甚至廣域網(wǎng),EPON眾多的MAC技術(shù)是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。

三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標(biāo),光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。

(一)光纖到戶

現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對占優(yōu)的固定終端,希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng),這使FITH的實用化成為可能。據(jù)報道,1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個月中,FTTH的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國,光纖到戶也是勢在必行,光纖到戶的實驗網(wǎng)已在武漢、成都等市開展,預(yù)計2012年前后,我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)高潮。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點,伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實用化,成本降低到能承受的水平時,FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

(二)全光網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處仍用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣?因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點代替電節(jié)點,節(jié)點之間也是全光化,信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換,交換機對用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行,而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨立于眾多通信技術(shù),它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看,形成一個真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢,更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別,更是理想級別。

四、結(jié) 語

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺,在未來信息社會中將起到重要作用。在國內(nèi)各研發(fā)機構(gòu)、科研院所、大學(xué)的科研人員的共同努力下,我國已研制開發(fā)了一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光通信高技術(shù)產(chǎn)品,取得了一批重要的研究與應(yīng)用成果。這些研究工作和突出成果為O-TIME(光時代)計劃的實施奠定了堅實的基礎(chǔ),有望在“十一五”期間取得更多的成果,為我國的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

第四篇：歐洲煉鋼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

歐洲煉鋼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2012年，27個歐盟國家的產(chǎn)量為1.685億噸，其中有19個國家年粗鋼產(chǎn)量超過300萬噸。這些國家主要的工藝路線是轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼，其中轉(zhuǎn)爐煉鋼比例為58.3%，電爐煉鋼為41.7%。但各國工藝路線區(qū)別很大。意大利和西班牙電爐煉鋼比例超過2/3，盧森堡、葡萄牙和斯洛文尼亞這一比例達(dá)到100%。與此相反，在奧地利、荷蘭、捷克、斯洛伐克和匈牙利，轉(zhuǎn)爐煉鋼比例超過90%。在德國，電爐煉鋼比例占32%，轉(zhuǎn)爐煉鋼比例占68%。

轉(zhuǎn)爐與電爐：結(jié)合顯優(yōu)勢

相比于電爐煉鋼，轉(zhuǎn)爐煉鋼具有更大規(guī)模生產(chǎn)特定鋼種的能力。精細(xì)的鋼種用于供應(yīng)扁平材及長材產(chǎn)品、半成品、線材、熱軋卷和冷軋卷的生產(chǎn)使用。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝主要分為3種：頂吹LD爐、底吹BOP爐、為了增加廢鋼比例的頂?shù)讖?fù)吹Q-BOP爐。

1952年~2007年，底吹BOP轉(zhuǎn)爐粗鋼產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于頂吹LD轉(zhuǎn)爐粗鋼產(chǎn)量。許多優(yōu)化LD轉(zhuǎn)爐的工藝和裝備技術(shù)使其在世界范圍內(nèi)得到廣泛使用，其中包括改善工藝自動化的副槍技術(shù)、實現(xiàn)出鋼溫度和成分命中的動態(tài)工藝模型的發(fā)展、各種形式的出鋼擋渣系統(tǒng)和通過爐底透氣磚噴吹惰性氣體攪拌熔池實現(xiàn)頂?shù)讖?fù)吹。

底吹轉(zhuǎn)爐改善了爐渣熔池反應(yīng)和脫碳效果。在出鋼時具有相似碳含量的情況下，相比于LD轉(zhuǎn)爐，BOP轉(zhuǎn)爐渣中鐵含量降低。

可生產(chǎn)多樣性鋼種是轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼的共同特征。較少種類的高品質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、耐腐蝕耐熱鋼和工具鋼多采用電爐生產(chǎn)。許多化學(xué)元素可以當(dāng)作合金原料用于生產(chǎn)多種市場所需的鋼材產(chǎn)品以滿足客戶要求。1980年~2011年，歐盟國家電爐煉鋼產(chǎn)粗鋼比例從20%增長到42%，增幅超過1倍?？沙掷m(xù)發(fā)展是這些數(shù)字背后的驅(qū)動力，因為各種級別廢鋼的循環(huán)利用是電爐煉鋼的重要任務(wù)。此外，電爐煉鋼相對于長流程煉鋼來說也減少了CO2的絕對和相對排放量。

在德國，28座電爐中有3座是直流電爐，分別位于翁特威倫博恩、派尼和喬治瑪林。直流電爐主要具有低噪音、低電耗、長爐齡、對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點。

就電爐煉鋼流程來說，伊斯肯德倫MKK冶金公司擁有300噸容量的電爐（交流電），東京鋼鐵公司擁有420噸容量的電爐（直流電）。這些電爐煉鋼廠粗鋼年產(chǎn)能達(dá)到250萬噸，接近中等規(guī)模轉(zhuǎn)爐煉鋼廠的產(chǎn)能水平。

Conarc工藝代表了轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼技術(shù)的結(jié)合。根據(jù)原材料的不同，兩個獨立的熔池可以同時冶煉或者分別作為轉(zhuǎn)爐和電爐冶煉。原材料可從全鐵水到全廢鋼變化，充分考慮原材料的靈活性是Conarc工藝的特點。

采取改善轉(zhuǎn)爐傳感器技術(shù)和工藝建模等措施的目的在于增加轉(zhuǎn)爐的有效性及保證轉(zhuǎn)爐在換襯和緩沖期的安全準(zhǔn)確維護(hù)。此外，其也有助于改善能量利用率、二次燃燒率、轉(zhuǎn)爐爐氣回收和增加原料廢鋼比等。但是，電爐煉鋼爐氣利用仍然是一個重要問題。

因為高品質(zhì)廢鋼數(shù)量的有限性限制了電爐煉鋼生產(chǎn)粗鋼比例的提升，所以電爐熔化廢鋼和海綿鐵、轉(zhuǎn)爐冶煉鐵水、化石燃料熔煉廢鋼等復(fù)合工藝得到發(fā)展。

目前，用氣體作為還原劑已經(jīng)不僅限于研究階段，奧鋼聯(lián)在德克薩斯投資了新的熱壓塊鐵廠。一些地區(qū)的天然氣價格較低，使得這項技術(shù)具有重要意義。

爐外精煉：精細(xì)靈活

轉(zhuǎn)爐煉鋼廠典型的爐外精煉工藝開始于出鋼過程中加入合金元素。LF爐可以用電作為能源對鋼液進(jìn)行加熱，這給煉鋼工人帶來了許多便利且具有其他優(yōu)點：①出于工藝考慮可以降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，②可以延長轉(zhuǎn)爐爐襯壽命，③使加入大量合金原料成為可能。

加熱鋼液也可以在HALT或者CAS-OB通過鋁脫氧放熱實現(xiàn)。VD/VOD或者RH可以進(jìn)行脫氣和脫碳。在鋼包脫氣過程中，利用適宜的爐渣條件可以將鋼中硫含量降至最低值。而RH爐為脫碳提供了最適宜的條件。

鋼種的多樣性和客戶的需求導(dǎo)致爐外精煉的工藝路線比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼都是如此，其中考慮到了煉鋼、攪拌、RH和VD/VOD脫氣、LF和化學(xué)升溫等因素。實際工藝路線的選擇由冶金需求決定，可以同時采取多種工藝路線，而且這些工藝路線互相關(guān)聯(lián)。因此，煉鋼廠的調(diào)度安排變得越來越重要，這也對工人操作水平和設(shè)備有了更高的要求。

客戶需求和產(chǎn)品種類決定了所需要的爐外精煉裝備。通常來講，滿足殘余元素或者微量元素的下限與生產(chǎn)有合金元素上限的鋼種是兩個不同的任務(wù)和工藝。此外，從不同元素的需求來看，LF爐的關(guān)鍵地位是顯而易見的。鋼種合金元素總體含量越高，采用LF精煉就越重要。這是由于工藝所允許的溫度上限有要求，煉鋼時輸入鋼液的能量不能保證添加大量合金元素的需求。

自20世紀(jì)50年代裝備了第一臺爐外精煉設(shè)備以來，人們付出了巨大的努力推動精細(xì)冶煉工序的發(fā)展，這也可以從鋼中殘余元素最低值要求的變化看出：1960年，鋼中[C]、[S]、[N]、[O]、[H]含量總和為600ppm，到2010年，這一值降低到了70ppm。顯然，這一數(shù)值已經(jīng)沒有必要再向更低的水平發(fā)展了。

現(xiàn)在，爐外精煉的主要類型有VD/VOD和RH。采用RH工藝，鋼液終點碳含量僅為采用VD/VOD工藝終點碳含量的1/3。另一方面，由于VD可以優(yōu)化爐渣成分進(jìn)行脫硫，鋼中硫含量約為RH的1/4。因此，VD在中厚板和管線鋼的生產(chǎn)中扮演著重要角色。

從歐洲1990年~2010年每5年中新建成的脫氣裝置可以看出，主要趨勢是在轉(zhuǎn)爐煉鋼廠裝備RH，在電爐煉鋼廠裝備VD/VOD。但是，也有不同工序的不同組合。大約50%的RH使用的鋼包容量超過150噸，而大部分VD/VOD使用的鋼包容量都小于150噸。

對LF工藝技術(shù)來說，可以總結(jié)出以下趨勢：轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)高合金鋼種是需要LF爐的原因；LF爐可以降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度以降低鋼中磷含量，這也有利于延長爐襯壽命；開發(fā)出水冷銅元件可以避免結(jié)殼。

預(yù)期LF今后會在轉(zhuǎn)爐煉鋼中扮演重要的角色。煉鋼工藝需要更高的靈活性與更加精細(xì)鋼種數(shù)量的增加相結(jié)合，這給爐外精煉帶來了一個新挑戰(zhàn)。煉鋼物質(zhì)流的持續(xù)改善是另一個主要任務(wù)。在高合金鋼的生產(chǎn)中，合金系統(tǒng)必須升級到更大效率，同時保證更好的分析彈性。在線工藝建模的重要性已經(jīng)增加，光學(xué)檢測和攝像系統(tǒng)配合圖像分析軟件的應(yīng)用是此技術(shù)發(fā)展的另一個趨勢。爐外精煉設(shè)備數(shù)量的穩(wěn)定增加和精細(xì)技術(shù)的投入使用，確保了該工藝操作的最大靈活性，從而有利于更好地滿足當(dāng)今和未來的市場需求。

連鑄：穩(wěn)中求“精”

比較7年間歐洲噸鋼研發(fā)投入與噸鋼附加值之間的關(guān)系和技術(shù)差別可看出，薄帶連鑄仍有很多問題。也就是說高研發(fā)投入?yún)s獲得低附加值。未來幾年工藝優(yōu)化的一個重要方向可能

是提升薄帶連鑄產(chǎn)品的附加值。薄板坯連鑄處于較好態(tài)勢，但是要獲得高附加值仍然需要高研發(fā)投入。

當(dāng)今95%的鋼材仍由傳統(tǒng)連鑄工藝生產(chǎn)，因為其能夠以較低的研發(fā)投入獲得較高的產(chǎn)品附加值。德國厚板廠商迪林格公司正準(zhǔn)備采用一種近終型連鑄工藝，旨在建造一臺可生產(chǎn)最大厚度500mm板坯的連鑄機以滿足客戶在厚板市場的需求，預(yù)計將在2014年投產(chǎn)。

薄板坯連鑄。自1984年紐科公司第一家薄板坯廠在克勞福茲維爾建成以來，這項技術(shù)在高質(zhì)量熱軋板卷的生產(chǎn)中扮演了重要的角色。薄板坯連鑄主要的優(yōu)勢在于相對低的能量消耗，約比傳統(tǒng)板坯連鑄-熱軋工藝低一半。

據(jù)統(tǒng)計，全世界薄板坯連鑄工藝產(chǎn)能總和達(dá)到8150萬噸。有44家工廠采用CSP工藝，有12家采用FTSC工藝，5家采用其他工藝，如DSP、ESP、ISP。這些技術(shù)在電爐煉鋼廠和轉(zhuǎn)爐煉鋼廠都有使用。這些工廠主要分布在歐洲和北美，也有的部分位于印度、韓國和中國。

目前，歐盟國家有7家薄板坯廠正在運營，年產(chǎn)能達(dá)到900萬噸，分別采用ESP、ISP、CSP或DSP工藝。為使產(chǎn)量實現(xiàn)最大化，這些廠不斷提高連鑄坯拉速。比如克雷莫納廠采用的ESP工藝，最高拉速可達(dá)到8.5m/min；土耳其伊斯肯德倫也有一家工廠采用FTSC工藝。

薄帶連鑄。為了生產(chǎn)厚度為1mm~5mm的近終型產(chǎn)品，雙輥薄帶連鑄工藝被開發(fā)出來。由于產(chǎn)品厚度降低，可以減少軋鋼機架數(shù)量，從而大幅縮短生產(chǎn)線。相對于傳統(tǒng)（厚板坯）連鑄-熱軋工藝，雙輥薄帶連鑄工藝能量消耗最多可降低90%；由于鋼液凝固時間為傳統(tǒng)連鑄的1/700，微觀組織也能得到改善，且可以避免微觀偏析和宏觀偏析，從而允許更高的殘余元素含量。在生產(chǎn)高錳和高鋁含量的鋼種時，薄帶連鑄具有極大的吸引力。

目前，主要有3家薄帶連鑄廠正在運營。韓國浦項在2002年建成了一座類似的工廠用于生產(chǎn)不銹鋼和硅鋼。2002年，紐科公司在美國克勞福茲維爾建成一臺雙輥軋機，年產(chǎn)能54萬噸。此后，其又在美國布萊斯威爾建成了第2臺，生產(chǎn)的鋼種包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼。

一般來說，表面缺陷不能通過火焰清理和修磨去除，這是雙輥薄帶連鑄技術(shù)的主要問題。該技術(shù)在側(cè)板密封技術(shù)、邊緣板型控制、凝固過程控制和工藝收益率等方面還尚待改進(jìn)優(yōu)化。

德國扁鋼廠商薩爾茨基特公司在世界上首次實現(xiàn)了BCT薄帶連鑄工業(yè)化，相應(yīng)的試驗工廠位于克勞斯塔爾大學(xué)。通過旋轉(zhuǎn)，鋼液從類似于中間包的容器中澆出，冷卻成鋼帶。初級冷卻主要在連鑄滾帶上進(jìn)行，凝固過程在惰性氣體氣氛下進(jìn)行。澆鑄成的鋼帶厚度在10mm~15mm之間。

相對于雙輥薄帶連鑄工藝來說，BCT薄帶連鑄工藝表面缺陷沒有那么嚴(yán)重，且具有偏析輕、在線軋制能耗低、軋鋼機架數(shù)量少等優(yōu)勢。同時，由于不用經(jīng)過彎曲和矯直，該工藝避免了熱致裂紋的發(fā)生，可專門用于高錳鋼的生產(chǎn)。

技術(shù)展望。在德國鋼鐵協(xié)會會員公司中，當(dāng)前連鑄技術(shù)的發(fā)展趨勢主要集中在提升工藝可靠性和工藝穩(wěn)定性、裝備模塊化和改善靈活性方面。對于傳統(tǒng)連鑄工藝的優(yōu)化策略是根據(jù)產(chǎn)品市場定位來確定進(jìn)一步發(fā)展的方向。短期來看，薄板坯連鑄工藝將會引起極大關(guān)注；長遠(yuǎn)來看，則必須發(fā)展精細(xì)的設(shè)備和工藝流程。然而，未來薄板坯連鑄的發(fā)展也要取決于技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)效益情況。

第五篇：藥型罩材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

藥型罩材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

破 甲技 術(shù) 作為攻擊裝甲目標(biāo)的一種重要手段，近幾十年來在我國進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在破甲戰(zhàn)斗部方面:對起爆源、調(diào)整器、輔藥柱、隔板、主藥柱、藥型罩等各個環(huán)節(jié)，都進(jìn)行了詳細(xì)研究。在破甲機理方面:對藥型罩的壓垮、射流的形成、侵徹過程的研究，均比較深人。在破甲彈對目標(biāo)的侵徹方面:對炸高的影響、著靶姿態(tài)、引信瞬發(fā)度、破甲深度的動靜差等也都進(jìn)行了研究。此外，在測試手段、計算技術(shù)、模擬技術(shù)等方面都進(jìn)行了大量研究工作。隨著裝甲技術(shù)的不斷更新，對破甲技術(shù)的要求也越來越高。空心裝藥戰(zhàn)斗部與各種制導(dǎo)技術(shù)的結(jié)合使之成為目前最具威力的反裝甲武器，近年來隨著子母彈、末敏彈以及末制導(dǎo)炮彈等各種制導(dǎo)武器的發(fā)展，更加拓寬了空心裝藥戰(zhàn)斗部的應(yīng)用前景。作為空心裝藥戰(zhàn)斗部的關(guān)鍵部件之一的藥型罩，其研究也相應(yīng)地得到了加強，并取得很多進(jìn)展。藥型 罩 有 兩大基本類型，即角度小于700的錐形藥型罩和角度大于120“的盤形或球缺形藥型罩。當(dāng)炸藥引爆之后，錐形罩內(nèi)表面形成軸向射流，而外表面材料朝與射流相反的方向形成一個大的柞體。射流頭部速度超過10 km/s。采用這種藥型罩的戰(zhàn)斗部，適宜攻擊厚裝甲目標(biāo)。當(dāng)炸 藥 引 爆之后，盤形或球缺形藥型罩向前翻轉(zhuǎn)，形成彈丸。人們稱這種彈為爆炸成形彈(EFP).它們的應(yīng)變速率和應(yīng)變比錐形罩的低得多，但破孔較大。因此，爆炸成形彈適宜攻擊較薄的裝甲目標(biāo)，例如坦克的頂裝甲及艦船等。1 空心裝藥破甲彈錐形罩技術(shù)

年 代以 來，國外在銅藥型罩的基礎(chǔ)上，研究了鋁、鎢、鎳等單金屬及鎢合金、徠合金、超塑合金和非晶態(tài)合金等錐形罩罩材。對這些罩材的研究涉及材料的化學(xué)成分、靜態(tài)和動態(tài)力學(xué)性能、顯微結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，涉及到電鑄、單晶和其它一些新制造方法在內(nèi)的先進(jìn)制造工藝。研究的目的是獲得具有高密度、穩(wěn)定、延性好、速度高和抗旋等特點的高質(zhì)量射流，以便有效侵徹現(xiàn)代復(fù)合裝甲。為了進(jìn)一步提高破甲威力，反現(xiàn)代反應(yīng)裝甲和復(fù)合裝甲，國外還研究了多級和新結(jié)構(gòu)藥型罩。1.1 單金屬藥型罩

研究 和 實 踐證明，材料的塑性、密度和聲速與侵徹性能直接相關(guān)。塑性好的材料易于加工成形，可形成侵徹性能較好的長射流。而射流的長度與侵徹深度成正比關(guān)系。此外，總侵徹深度還同射流密度與靶密度之比的平方根成正比關(guān)系，因而罩材的密度越高，侵徹深度將越深。材料的聲速越高，射流的伸長速度越快，有利于射流侵徹裝甲。因此，材料的塑性、密度和聲速是選擇藥型罩材料不可缺少的參考指標(biāo)。1.1.1 銅

純銅 是 錐 形罩普遍采用的材料。其原因是，純銅具有優(yōu)良的綜合性能，即塑性好，密度和聲速較高，最終獲得延性射流。國內(nèi)外的研究人員詳盡地研究了銅藥型罩的影響因素，研究了不同顯微結(jié)構(gòu)、不同再結(jié)晶溫度對銅藥型罩射流特性的影響，研究了材料雜質(zhì)及晶粒尺寸和結(jié)構(gòu)對藥型罩射流性能的影響。除了傳統(tǒng)的制造工藝外，還研究了多種制造工藝，如電鑄藥型罩、單晶銅藥型罩技術(shù)。1.1.2 鎢

鎢具 有 高 聲速和高密度，是一種藥型罩侯選材料。雖然鎢材在室溫條件下非常脆，但是，鎢罩可獲得延性良好的射流。目前，鎢罩由于射流破斷性能不穩(wěn)定，而限制了實際應(yīng)用。國外對鎢罩射流的脆性破斷性能進(jìn)行了研究，得出鎢罩射流的脆性破斷性能可能與高溫脆性有關(guān)。1.1.3 鎳 鎳與 銅 相 比，都是塑性優(yōu)良的材料，密度相伺，聲速卻較高。鎳罩形成射流的頭部速度為11400m/s，比銅罩形成射流的速度大約高巧%。因此，鎳是一種良好的藥型罩侯選材料。目前，美國的海爾法導(dǎo)彈串聯(lián)戰(zhàn)斗部的主裝藥已采用電鑄鎳藥型罩。法國、德國均試驗了鎳藥型罩，研究了晶粒尺寸與射流延性的關(guān)系以及晶粒尺寸的影響因素。1.2 合金藥型罩

近幾 年 來，國內(nèi)外都在積極尋求更高性能的藥型罩新材料。其中一條途徑就是研制高性能合金藥型罩，包括W一CU,Re一Cu,Ni 合金以及超塑合金等。1.2.1 鎢合金

W 一C u合 金因具有高密度，用作藥型罩可改善射流對均質(zhì)鋼靶的侵徹性能。但W與Cu不能互相溶解，難以用常規(guī)工藝制造，所以其發(fā)展相當(dāng)緩慢。日本采用粉末冶金技術(shù)成功地制造了W一Cu合金。1.2.2 鎳合金

199 2 年，瑞典粉末技術(shù)公司提出了一種高密度、高延性鎳基單相合金材。據(jù)稱，該藥型罩的侵徹性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純銅藥型罩。1.2.3 超塑合金

法國 研 究 了具有超塑性細(xì)晶Zn一Al,C u 一Zn合金藥型罩可產(chǎn)生理想射流，但是由于這些材料的射流對靶板強度敏感而缺乏實用性。合金 藥 型 罩的缺點就是合金密度不均勻，射流性能不穩(wěn)定。需要解決的問題是精密制粉和精密粉末冶金技術(shù)，目標(biāo)是使材料微區(qū)密度均勻，沒有缺陷，并且可獲得高致密度。

1.3 新結(jié)構(gòu)藥型罩

隨著 反 應(yīng) 裝甲的出現(xiàn)，串聯(lián)戰(zhàn)斗部應(yīng)運而生。它的基本原理是:用前邊一個小破甲戰(zhàn)斗部引爆反應(yīng)裝甲，為后面的主破甲戰(zhàn)斗部掃清通道，避免了反應(yīng)裝甲盒爆炸后產(chǎn)生的爆轟波和破片對主射流的干擾。無論美國或者西歐研制的新一代反坦克破甲彈，都考慮了串聯(lián)戰(zhàn)斗部方案。實踐證明，國外配置成功的串聯(lián)戰(zhàn)斗部，破甲威力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于配置單一藥型罩的普通破甲彈。對藥型罩結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可以提高或改變裝藥質(zhì)量與藥型罩質(zhì)量的比值，借此控制射流速度，使侵徹性能得到提高。2 爆炸成形彈丸(EFP)技術(shù)

爆炸 成 形 彈丸(EFP)是反坦克彈藥的一個新支。它的爆炸成形類似于破甲彈射流的形成，不同之處是藥型罩為大錐角，因而在壓垮過程中藥型罩要翻轉(zhuǎn)，最終形成一個彈丸。同時該彈對裝甲目標(biāo)的侵徹又類似于穿甲彈。因此,它是把破甲和穿甲聯(lián)系于一體的一種新型彈丸。爆炸 成 形 彈丸(EFP)與普通破甲彈相比，具有以下特點:①對炸高不敏感;②反應(yīng)裝甲對其干擾小;③侵徹后效大。由于 爆 炸 成形彈丸(EFP)是從頂部攻擊坦克要害部位，頂部攻擊面積大，彈丸的攻擊效果又不受炸高的限制，特別是爆炸成形彈丸(EFP)能夠有效攻擊披掛了反應(yīng)裝甲的坦克，而且后效又大，所以是一個應(yīng)用前景廣泛的新彈種。它與制導(dǎo)武器結(jié)合是對付直升機、坦克及其它裝甲車輛頂部防護(hù)的有力武器。爆炸 成 形 彈丸(EFP)是末敏彈的關(guān)鍵部件之一。美國1972年就完成了末敏彈的概念研究，1985年已經(jīng)突破了末敏彈的技術(shù)關(guān)鍵。繼美國之后，德國、法國和瑞典等國也都開展了末敏彈的研究。我國從70年代即開展了末敏彈的可行性研究，同時開始了關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，其中爆炸成形彈丸(EFP)戰(zhàn)斗部是關(guān)鍵技術(shù)之一。影 響爆 炸 成形的主要因素有:炸藥性能、藥型罩材料和錐角。關(guān)于藥型罩材料:鎢合金密度高、強度高，侵徹效果好，但由于其脆性和不易成型，應(yīng)用難度較大。國外目前廣泛采用鈕罩，但其成本高，我國尚未進(jìn)行試驗。目前試驗大部分采用紫銅。2.1 單金屬藥型罩材料

爆炸 成 形 彈丸(EFP)的罩材目前主要是軟鋼或紫銅。研究表明，罩材特性如強度和密度對形成爆炸成形彈丸(EFP)有著重要影響。如果罩材強度、塑性差，則跟不上變形速度，在變形過程中罩體會破碎。因此，為形成彈丸，減小變形過程中的質(zhì)量損失，必須選擇韌性、塑性較好的材料，尤其要考慮材料的動態(tài)特性。目前正在研究的韌性較好的重金屬有Ta,U.2.1.1 延性鐵

延性 鐵 的 塑性類似于銅，是爆炸成形彈丸(EFP)用藥型罩廣泛使用的材料之一。2.1.2 銅

純銅 是 爆 炸成形彈用藥型罩普遍采用的材料。其原因是純銅塑性很好，密度較高。2.2 新結(jié)構(gòu)藥型罩

多級 球 缺 形藥型罩英國 亨 廷 有限公司研究一種爆炸成形彈，其中有兩個口部朝向完全相反的球缺形藥型罩。這兩個球缺形藥型罩口部與戰(zhàn)斗部飛行方向垂直。當(dāng)戰(zhàn)斗部飛越目標(biāo)時，爆炸成形彈丸(EFP)對目標(biāo)實施攻擊。德 國應(yīng) 用 研究公司研究了串聯(lián)重金屬雙球缺藥 型罩。戰(zhàn)斗部中的裝藥爆炸后，雙球缺形藥型罩生 成一前一后在同一彈道上飛行的兩個彈丸。前一彈 丸可用于攻擊反應(yīng)裝甲，后一彈丸用于破壞主裝甲。法 國軍 械 部研究了一種帶有變壁厚緊貼雙球缺 形藥型罩的戰(zhàn)斗部。在裝 藥 量 給定的條件下，雙藥型罩產(chǎn)生的爆炸 成形彈丸質(zhì)量要比單藥型罩的大，而且在彈道上的 速度降低較小，終點彈道效果也較好。

就侵 徹 特 性而言，爆炸成形彈丸(EFP)很難與 現(xiàn)代的動能彈和優(yōu)化破甲彈的高速射流相比。然 而，它在這兩類侵徹裝甲彈藥中占有重要的地位。一方面，爆炸成形彈丸(EFP)不需要象動能彈那樣 直接向目標(biāo)發(fā)射和具有很高的速度;另一方面與成 形裝藥彈頭相比，爆炸成形彈丸(EFP)不要求直接 接觸被侵徹靶而發(fā)生作用，而且因為爆炸成形彈質(zhì) 量較大，所以在侵徹之后它具有比破甲彈更高的二 次效應(yīng)。

隨著 先 進(jìn) 的爆炸成形彈和現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā) 展，利用爆炸成形彈自動對付裝甲車輛新系統(tǒng)的研 究將會不斷發(fā)展和加強。3 總結(jié)

隨著 材 料 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，破甲彈用藥型罩材 料與技術(shù)研究取得了一系列重大進(jìn)展。除傳統(tǒng)的銅 藥型罩材料外，又逐步研究了多種金屬材料。破甲 彈各部分與最終形成的射流或彈丸各部分之間存在 著對應(yīng)關(guān)系，對這種對應(yīng)關(guān)系認(rèn)識的逐步加深，今后 會出現(xiàn)各種形式的藥型罩。各種性能的材料和最佳 結(jié)構(gòu)使藥型罩既具有先進(jìn)材料效應(yīng)又具有先進(jìn)結(jié)構(gòu) 效應(yīng)，從而大大提高了破甲彈的侵徹威力。