超塑性模鍛工藝的應(yīng)用及發(fā)展

超塑性模鍛工藝的應(yīng)用及發(fā)展摘要：介紹了超塑性模鍛的實(shí)質(zhì)及工藝過程；列舉了超塑性模鍛的應(yīng)用現(xiàn)狀及模具材料；闡述了超塑性模鍛工藝的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：超塑性模鍛；應(yīng)用；特點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)

一、引言

隨著航空宇航工業(yè)的迅速發(fā)展及外向型經(jīng)濟(jì)日益擴(kuò)大，模鍛件質(zhì)量及成本的競爭愈來愈激烈。超塑性模鍛是近幾年中發(fā)展起來的一種少無切削和精密成形技術(shù)的鍛造新工藝。它利用金屬材料的超塑特性使毛坯成形，得到形狀復(fù)雜及尺寸較精確的鍛件。

近年來，高溫合金和鈦合金的使用不斷增加，這些合金的特點(diǎn)是：流變抗力高，可塑性低，具有不均勻變形所引起機(jī)械性能各向異性的敏感性，難于機(jī)械加工及成本高昂。如采用普通熱變形鍛造工藝時，機(jī)械加工的金屬損耗達(dá)80%左右，往往不能滿足航空零件所需的機(jī)械性能；但是采用超塑性模鍛方法，就能改變過去肥頭大耳的落后鍛造工藝。

金屬材料的超塑性是指金屬在特定條件(晶粒細(xì)化，極低的變形速度及等溫變形)下，能夠具有比一般條件下更大的塑性。如一般塑性較好的低碳鋼拉伸時延伸率只有30%～40%，塑性好的有色金屬也只有60%～70%，但超塑性狀態(tài)，一般認(rèn)為塑性差的金屬延伸率在100%～200%范圍內(nèi)，塑性好的金屬延伸率在500%～2021%范圍內(nèi)。

二、超塑性模鍛的工藝過程［1，8］

超塑性模鍛工藝過程如下：首先將合金在接近正常再結(jié)晶溫度下進(jìn)行熱變形(擠壓、軋制或鍛造等)以獲得超細(xì)的晶粒組織；然后在超塑溫度下，在預(yù)熱的模具中模鍛成所需的形狀；最后對鍛件進(jìn)行熱處理，以恢復(fù)合金的高強(qiáng)度狀態(tài)。

根據(jù)超塑性存在條件，超塑性模鍛要求坯料在成形過程中保持恒溫，即將模具和變形合金加熱到同樣溫度的一種鍛造工藝。

圖1兩種模鍛工藝的比較

(a)普通模鍛(b)超塑性模鍛

1.毛坯2.鍛件圖1表示用普通模鍛和超塑性模鍛獲得同一渦輪盤鍛件(鈦合金)的工藝比較。表1列出了兩種模鍛方法的主要工藝參數(shù)的比較。表1兩種模鍛工藝的比較(鈦合金渦輪盤鍛件)工藝參數(shù)普通模鍛超塑性模鍛毛坯加熱溫度(℃)940940模具加熱溫度(℃)480940變形速度(mm/s)12.7～42.30.025平均單位壓力(MPa)500～583117模鍛時工序次數(shù)41根據(jù)超塑性條件，超塑性模鍛要求成形速度比較低(若模鍛精密的零件，則速度應(yīng)選得更低些)?？梢圆捎每烧{(diào)速慢速液壓機(jī)，使工件變形時速度逐漸減慢，以便得到良好的充滿性。超塑性模鍛的實(shí)踐表明，模鍛一件成品大約需要2～8min，類似于蠕變模鍛。

三、超塑性模鍛的應(yīng)用現(xiàn)狀［1，2，3，8］

各種零件的超塑性模鍛介紹如下：

(1)美國用超塑性模鍛制造Ti-6Al-6V-2Sn鈦合金的飛機(jī)大梁。此合金在普通模鍛時由于鍛造溫度范圍較窄，隨著變形溫度的下降，變形抗力急增，很難模鍛。但采用超塑性模鍛就很容易成形，其模鍛工藝參數(shù)如下：平面毛坯的鈦合金加熱到980℃，在精鑄的MAR-M200合金模具中進(jìn)行等溫模鍛，變形速度0.04mm/s，成形時間為3～5min，模鍛總壓力2670kN。

(2)美國用超塑性模鍛Ti-6Al-6V-2Sn鈦合金起落架前輪，使該合金既能顯著降低變形抗力，又能鍛成精確的形狀。其模鍛工藝參數(shù)如下：帶孔的圓毛坯鈦合金加熱到980℃，在精鑄的MAR-M200合金模具中進(jìn)行等溫模鍛，變形速度為0.04mm/s，成形時間為5～8min。模鍛時平均單位壓力為114MPa。為防止在模鍛過程中鍛件的氧化，應(yīng)采用氬氣保護(hù)。

(3)美國鋁業(yè)公司用超塑性模鍛Ti-6Al-4V鈦合金框架加強(qiáng)板和支承底座機(jī)件。該合金是在950℃下進(jìn)行超塑性模鍛。框架加強(qiáng)板的投影面積為10320mm2，超塑性模鍛后鍛件重量為0.32kg，加強(qiáng)肋的最小壁厚3.17mm，而普通模鍛件重3.63kg。支承底座機(jī)件的投影面積為13545mm2，超塑性模鍛后鍛件的重量為0.82kg，最小厚度2.67mm，而普通模鍛件重6.36kg。

(4)美國國家宇航局用超塑性模鍛TAZ-8A高溫合金的渦輪葉片。TAZ-8A是美國近年來發(fā)展的一種新型鑄造合金，無可鍛性，輕微鍛造就要破裂，而采用超塑性卻模鍛出渦輪葉片。模鍛工藝參數(shù)如下：把直徑Φ25.4mm的細(xì)晶粒圓坯料加熱到1093℃，在加熱的模具中進(jìn)行等溫模鍛，一次變形量就可達(dá)75%。模具材料是TZM鉬基鑄造高溫合金。

(5)俄羅斯航空動力研究所用超塑性模鍛法對BT9鈦合金壓氣機(jī)葉片進(jìn)行多件模鍛。將鈦合金毛坯Φ38mm×205mm加熱到960℃，在10000kN油壓機(jī)上進(jìn)行等溫變形，變形速度為1.5mm/s，平均單位壓力為300～320MPa。模具材料為ЖC6-KП鎳基鑄造合金。用ЭBT-24型號玻璃潤滑劑。鍛后的多件模鍛坯在切邊壓力機(jī)上進(jìn)行切邊分離工序。

(6)俄羅斯用超塑性模鍛ЖC6-KП合金導(dǎo)向葉片。該材料是一種鑄造合金，經(jīng)過熱靜液壓后，獲得均勻的細(xì)晶粒組織。拉伸試驗(yàn)表明，該合金在1075℃～1125℃之間具有超塑性，最大延伸率可達(dá)500%。用1000kN油壓機(jī)進(jìn)行導(dǎo)向葉片的超塑性模鍛，模具和坯料的加熱溫度均為1100℃，變形速度為1～2mm/s。模鍛總壓力為250kN，平均單位壓力為150MPa。葉片表面質(zhì)量良好，沒有裂紋或其它缺陷。

(7)美國Wyman-Gordon公司用超塑性模鍛飛機(jī)水平安定面連桿、艙隔及軸承支座。艙隔尺寸為560mm×610mm，普通模鍛時，艙隔鍛件重量為150kg，而超塑性模鍛件重30kg。用普通模鍛軸承支座的重量為54kg，超塑性模鍛件重21kg。

四、超塑性模鍛用的模具材料［7，8］

高溫合金和鈦合金的超塑性溫度范圍大多在800℃以上，因此超塑性模鍛對模具材料必需具有如下要求：

(1)較高的高溫強(qiáng)度；

(2)高的耐磨性和一定的高溫硬度；

(3)優(yōu)良的耐熱疲勞性和抗氧化性能；

(4)適當(dāng)?shù)臎_擊韌性；

(5)較好的淬透性和導(dǎo)熱性。

目前生產(chǎn)上大多采用鎳基鑄造高溫合金：如IN-100、MAR-M200、ЖC6-KП等，也有采用鉬基合金TZM，但當(dāng)工作溫度超過500℃時，由于鉬的氧化皮較嚴(yán)重，因此需采用氬氣保護(hù)。

五、超塑性模鍛工藝的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)［4，5，6，8］

從上述所舉的許多模鍛件可知，超塑性模鍛工藝具有如下的4大特點(diǎn)：

(1)顯著提高金屬材料的塑性。例如過去認(rèn)為不能變形的IN-100，ЖC6-KП及Astroloy等鑄造鎳基合金，也可以使之具有超塑性，并且能模鍛尺寸精確的渦輪盤、葉片，甚至帶葉片的整體渦輪。

(2)極大地降低金屬的流變抗力。在超塑性狀態(tài)下，金屬的流變抗力很低。一般超塑性模鍛的總壓力只是相當(dāng)于普通模鍛的幾分之一到幾十分之一。因此在噸位較小的鍛造設(shè)備上可模鍛較大的工件。

(3)金屬的超塑性能使形狀復(fù)雜、薄壁、高肋的鍛件在一次模鍛中鍛成。而普通模鍛高強(qiáng)度合金時，則需要多次鍛打，甚至很難鍛成。這樣既能減少加熱次數(shù)及節(jié)約燃料，又可消除在多次加熱中所形成的表面氧化缺陷。例如普通模鍛時鍛件缺陷的表面厚度為0.25mm或更大，而超塑性模鍛為0.05mm。

(4)在超塑性模鍛過程中，金屬繼續(xù)保持均勻細(xì)小的晶粒組織。因此在產(chǎn)品整體上有均勻的機(jī)械性能。由于超塑性成形后金屬晶粒仍為等軸晶，所以機(jī)械性能各向同性。但在普通模鍛時呈各向異性，而使工件的橫向疲勞性能和斷裂韌性有所降低。

由于超塑性模鍛工藝的特性，從而使鍛件得出如下6個優(yōu)點(diǎn)：

(1)精度高在超塑性狀態(tài)變形時，因合金的流動性高，故充填性良好，模鍛后尺寸精密，機(jī)械加工量很小，甚至可不再加工，這對很難機(jī)械加工的高溫合金和鈦合金鍛件特別有利。兩種模鍛工藝參數(shù)的比較見表2所示。表2兩種模鍛工藝參數(shù)的比較工藝參數(shù)普通模鍛超塑性模鍛

模鍛斜度(°)50～1外圓角半徑(mm)2210內(nèi)圓角半徑(mm)10

3.3鍛不足量(mm)0.76～3.30～1

錯移(mm)1.270.51歪曲(mm)1.520.38長度及寬度公差(mm)±1.0±0.38肋的厚度(mm)12.72.5～3.2(2)機(jī)械性能高由于鍛件所獲得的是均勻細(xì)晶粒組織，并呈各向同性，使合金的屈服強(qiáng)度、低頻疲勞及抗應(yīng)力腐蝕性能都有顯著提高。

(3)材料利用率高由于這種工藝具有超塑的特性，使這種工藝參數(shù)有很大的變化。據(jù)資料統(tǒng)計，超塑性模鍛與普通模鍛相比，金屬消耗降低一半以上。

(4)模具壽命高由于所鍛材料的流變抗力顯著降低，能延長模具的使用壽命，減少模具損耗，降低成本。

(5)廢品率低未充滿的鍛件可重新進(jìn)行超塑性模鍛，而不影響合金的性能，從而大大減少廢品率。

(6)無殘余應(yīng)力由于在極慢的速度下進(jìn)行塑性變形，使鍛件中不存在殘余應(yīng)力和冷加工儲備能，故無回彈問題，在熱處理時尺寸穩(wěn)定，這點(diǎn)對鈦合金極為有利。

六、結(jié)束語

在航空高溫合金及鈦合金零件的生產(chǎn)中，采用超塑性模鍛工藝，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上明顯優(yōu)于常規(guī)模鍛工藝。它提高了產(chǎn)品質(zhì)量和合格率、減少了機(jī)械加工工時、節(jié)約材料及基本設(shè)備投資，達(dá)到降低鍛件成本的目的。超塑性模鍛工藝特別適合于形狀復(fù)雜、帶孔或臺階形狀零件的成形。該工藝是一種很有發(fā)展前途的新工藝。

咖啡店創(chuàng)業(yè)計劃書第一部分：背景在中國，人們越來越愛喝咖啡。隨之而來的咖啡文化充滿生活的每個時刻。無論在家里、還是在辦公室或各種社交場合，人們都在品著咖啡。咖啡逐漸與時尚、現(xiàn)代生活聯(lián)系在一齊。遍布各地的咖啡屋成為人們交談、聽音樂、休息的好地方，咖啡豐富著我們的生活，也縮短了你我之間的距離，咖啡逐漸發(fā)展為一種文化。隨著咖啡這一有著悠久歷史飲品的廣為人知，咖啡正在被越來越多的中國人所理解。第二部分：項(xiàng)目介紹第三部分：創(chuàng)業(yè)優(yōu)勢目前大學(xué)校園的這片市場還是空白，競爭壓力小。而且前期投資也不是很高，此刻國家鼓勵大學(xué)生畢業(yè)后自主創(chuàng)業(yè)，有一系列的優(yōu)惠政策以及貸款支持。再者大學(xué)生往往對未來充滿期望，他們有著年輕的血液、蓬勃的朝氣，以及初生牛犢不怕虎的精神，而這些都是一個創(chuàng)業(yè)者就應(yīng)具備的素質(zhì)。大學(xué)生在學(xué)校里學(xué)到了很多理論性的東西，有著較高層次的技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)代大學(xué)生有創(chuàng)新精神，有對傳統(tǒng)觀念和傳統(tǒng)行業(yè)挑戰(zhàn)的信心和欲望，而這種創(chuàng)新精神也往往造就了大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的動力源泉，成為成功創(chuàng)業(yè)的精神基礎(chǔ)。大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的最大好處在于能提高自己的潛力、增長經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)以致用;最大的誘人之處是透過成功創(chuàng)業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)自己的理想，證明自己的價值。第四部分：預(yù)算1、咖啡店店面費(fèi)用咖啡店店面是租賃建筑物。與建筑物業(yè)主經(jīng)過協(xié)商，以合同形式達(dá)成房屋租賃協(xié)議。協(xié)議資料包括房屋地址、面積、結(jié)構(gòu)、使用年限、租賃費(fèi)用、支付費(fèi)用方法等。租賃的優(yōu)點(diǎn)是投資少、回收期限短。預(yù)算10-15平米店面，啟動費(fèi)用大約在9-12萬元。2、裝修設(shè)計費(fèi)用咖啡店的滿座率、桌面的周轉(zhuǎn)率以及氣候、節(jié)日等因素對收益影響較大。咖啡館的消費(fèi)卻相對較高，主要針對的也是學(xué)生人群，咖啡店布局、格調(diào)及采用何種材料和咖啡店效果圖、平面圖、施工圖的設(shè)計費(fèi)用，大約6000元左右3、裝修、裝飾費(fèi)用具體費(fèi)用包括以下幾種。(1)外墻裝飾費(fèi)用。包括招牌、墻面、裝飾費(fèi)用。(2)店內(nèi)裝修費(fèi)用。包括天花板、油漆、裝飾費(fèi)用，木工、等費(fèi)用。(3)其他裝修材料的費(fèi)用。玻璃、地板、燈具、人工費(fèi)用也應(yīng)計算在內(nèi)。整體預(yù)算按標(biāo)準(zhǔn)裝修費(fèi)用為360元/平米，裝修費(fèi)用共360*15=5400元。4、設(shè)備設(shè)施購買費(fèi)用具體設(shè)備主要有以下種類。(1)沙發(fā)、桌、椅、貨架。共計2250元(2)音響系統(tǒng)。共計450(3)吧臺所用的烹飪設(shè)備、儲存設(shè)備、洗滌設(shè)備、加工保溫設(shè)備。共計600(4)產(chǎn)品制造使用所需的吧臺、咖啡杯、沖茶器、各種小碟等。共計300凈水機(jī)，采用美的品牌，這種凈水器每一天能生產(chǎn)12l純凈水，每一天銷售咖啡及其他飲料100至200杯，價格大約在人民幣1200元上下?？Х葯C(jī)，咖啡機(jī)選取的是電控半自動咖啡機(jī)，咖啡機(jī)的報價此刻就應(yīng)在人民幣350元左右，加上另外的附件也不會超過1200元。磨豆機(jī)，價格在330―480元之間。冰砂機(jī)，價格大約是400元一臺，有點(diǎn)要說明的是，最好是買兩臺，不然夏天也許會不夠用。制冰機(jī)，從制冰量上來說，一般是要留有富余?？钪票鶛C(jī)每一天的制冰量是12kg。價格稍高550元，質(zhì)量較好，所以能夠用很多年，這么算來也是比較合算的。5、首次備貨費(fèi)用包括購買常用物品及低值易耗品，吧臺用各種咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的費(fèi)用。大約1000元6、開業(yè)費(fèi)用開業(yè)費(fèi)用主要包括以下幾種。(1)營業(yè)執(zhí)照辦理費(fèi)、登記費(fèi)、保險費(fèi);預(yù)計3000元(2)營銷廣告費(fèi)用;預(yù)計450元7、周轉(zhuǎn)金開業(yè)初期，咖啡店要準(zhǔn)備必須量的流動資金，主要用于咖啡店開業(yè)初期的正常運(yùn)營。預(yù)計2000元共計： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：發(fā)展計劃1、營業(yè)額計劃那里的營業(yè)額是指咖啡店日常營業(yè)收入的多少。在擬定營業(yè)額目標(biāo)時，必須要依據(jù)目前市場的狀況，再思考到咖啡店的經(jīng)營方向以及當(dāng)前的物價情形，予以綜合衡量。按照目前流動人口以及人們對咖啡的喜好預(yù)計每一天的營業(yè)額為400-800，根據(jù)淡旺季的不同可能上下浮動2、采購計劃依據(jù)擬訂的商品計劃，實(shí)際展開采購作業(yè)時，為使采購資金得到有效運(yùn)用以及商品構(gòu)成達(dá)成平衡，務(wù)必針對設(shè)定的商品資料排定采購計劃。透過營業(yè)額計劃、商品計劃與采購計劃的確立，我們不難了解，一家咖啡店為了營業(yè)目標(biāo)的達(dá)成，同時有效地完成商品構(gòu)成與靈活地運(yùn)用采購資金，各項(xiàng)基本的計劃是不可或缺的。當(dāng)一家咖啡店設(shè)定了營業(yè)計劃、商品計劃及采購計劃之后，即可依照設(shè)定的采購金額進(jìn)行商品的采購。經(jīng)過進(jìn)貨手續(xù)檢驗(yàn)、標(biāo)價之后，即可寫在菜單上。之后務(wù)必思考的事情，就是如何有效地將這些商品銷售出去。3、人員計劃為了到達(dá)設(shè)定的經(jīng)營目標(biāo)，經(jīng)營者務(wù)必對人員的任用與工作的分派有一個明確的計劃。有效利用人力資源，開展人員培訓(xùn)，都是我們務(wù)必思考的。4、經(jīng)費(fèi)計劃經(jīng)營經(jīng)費(fèi)的分派是管理的重點(diǎn)工作。通常能夠?qū)⒖Х鹊杲?jīng)營經(jīng)費(fèi)分為人事類費(fèi)用(薪資、伙食費(fèi)、獎金等)、設(shè)備類費(fèi)用(修繕費(fèi)、折舊、租金等)、維持類費(fèi)用(水電費(fèi)、消耗品費(fèi)、事務(wù)費(fèi)、雜費(fèi)等)和營業(yè)類費(fèi)用(廣告宣傳費(fèi)、包裝費(fèi)、營業(yè)稅等)。還能夠依其性質(zhì)劃分成固定費(fèi)用與變動費(fèi)用。我們要針對過去的實(shí)際業(yè)績設(shè)定可能增加的經(jīng)費(fèi)幅度。5、財務(wù)計劃財務(wù)計劃中的損益計劃最能反映全店的經(jīng)營成果。咖啡店經(jīng)營者在營運(yùn)資金的收支上要進(jìn)行控制，以便做到經(jīng)營資金合理的調(diào)派與運(yùn)用?？傊?，以上所列的六項(xiàng)基本計劃(營業(yè)額、商品采購、銷售促進(jìn)、人員、經(jīng)費(fèi)、財務(wù))是咖啡店管理不可或缺的。當(dāng)然，有一些咖啡店為求管理上更深入，也能夠配合工作實(shí)際需要制訂一些其他輔助性計劃。第六部分：市場分析2019-2021年中國咖啡市場經(jīng)歷了高速增長的階段，在此期間咖啡市場總體銷售的復(fù)合增長率到達(dá)了17%;高速增長的市場為咖啡生產(chǎn)企業(yè)帶給了廣闊的市場空間，國外咖啡生產(chǎn)企業(yè)如雀巢、卡夫、ucc等企業(yè)紛紛加大了在中國的投資力度，為爭取未來中國咖啡市場的領(lǐng)先地位打下了良好的基礎(chǔ)?？Х蕊嬃现饕侵杆偃芸Х群凸嘌b即飲咖啡兩大類咖啡飲品;在速溶咖啡方面，2018-2021年間中國速溶咖啡市場規(guī)模年均增長率到達(dá)16%，顯示出還處于成長階段的中國速溶咖啡市場的高增長性和投資空間;在灌裝即飲咖啡方面，2008-2010年間中國灌裝即飲咖啡市場年均增長率也同樣到達(dá)15%;未來幾年，中國咖啡飲料的前景仍將被看好?，F(xiàn)今咖啡店主要是以連鎖式經(jīng)營，市場主要被幾個集團(tuán)壟斷。但由于幾個集團(tuán)的咖啡店并沒有個性主題，很難配合講求特式的年青人。我們亦有思考到其他飲品店的市場競爭狀況，但發(fā)現(xiàn)這些類似行業(yè)多不是以自助形式經(jīng)營，亦很難配合講求效率的年青人。故我們認(rèn)為開設(shè)自助式主題咖啡店能到達(dá)年青人的需要，尚有很多發(fā)展空間。有數(shù)據(jù)證明，中國的咖啡消費(fèi)量正逐年上升，而有望成為世界重要的咖啡消費(fèi)國。第七部分：營銷策略1、同行業(yè)競爭分析知己知彼，百戰(zhàn)百勝。咖啡店經(jīng)營者應(yīng)隨時關(guān)注競