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热处理虚拟制造系统的发展趋势
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:522

 随着制造业的国际化和环境能源等急需对应的课题, 给制造业提出来很多新的课题。例如在汽车制造业, 在搞开发混合动力, 电动汽车等新车时要求缩短设计周期和开发周期, 还要求在保证汽车性能和环保功能的同时, 要保证低成本, 而且还要解决跨国性的质量管理问题。在2003~ 2005年的国际ims- vht 共同研究期间, 欧洲, 日本, 加拿大和韩国的各国参与者共同讨论了今后10年的热处理信息化制造和虚拟制造的发展课题。与会者一致认为, 热处理信息化制造和虚拟制造是今后10 年的重点发展方向, 也都认为目前的热处理数值模拟技术还有待于加速改善, ims - vht 开发的虚拟制造系统仍属于信息制造初级阶段产品和技术, 今后10年主要期待针对以下课题展开技术开发和研究。

1.热处理变形的精确控制
      部件的变形控制是汽车等运输机械零部件热处理中的重要课题, 无论现场管理还是新产品设计, 如果不能预测热处理变形就不能预测零部件加工后表面强度, 也不能够在保证表面质量的前提下精确制定前一道工序(机械冷加工)的加工量。特别是热处理变形控制也是降低成本的重要手段。
2.加工模拟技术
      在钢铁制造业, 重机等大尺度大规模材料和零部件的生产中, 控轧控冷、加工热处理压延成形、锻造和热处理的连续制造等技术越来越受到重视。这主要是通过加工热处理技术不仅可以实现节能减排, 减低成本的效益, 还能够通过冷却控制对材料进行强度设计, 使得以往被视为低成本、低强度的材料也可以达到较高的强度性能。最近在这个领域我国开发出一些世界领先的技术, 但是在计算机模拟和预测方面还有待扩大应用和提高研发效率。
3.残余应力和微观组织的预测
      材料热处理后的残余应力和微观组织预测一直是机械工程和材料学中的重要基础研究课题,目前随着xrd, ebsd, sem 和tem 等检测技术的发展, 已经为人们检测热处理后零部件的残余应力和微观组织带来了便利。但是热处理是在短时间内伴随着一系列复杂的物理和化学现象的加工过程, 至少在近期还很难实现材料残余应力的在线检测和微观组织的在线控制, 因此, 通过数值模拟技术正确地再现热处理过程中的微观组织变化和应力变化, 预测残余应力分布具有重要意义。
      然而目前的热处理数值模拟软件还不能精确预测热处理中微观组织, 例如模拟晶界和晶粒内的扩散析出现象, 各种相变的形核成长等动态行为。为了精确计算, 考虑了微观组织后的微观力学基础研究也是今后的重要课题。
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