精密钣金成型技术及其发展前景

赵红阳

摘要：随着我国航空航天技术、汽车工业、高端设备制造业等的快速发展，精密钣金件的市场需求量大增。从我国目前精密钣金件的加工技术和精密度来看，依赖于先进的数字加工技术和全新合成材料的支持，精密钣金件的用途越来越广泛，市场前景广阔。基于对精密钣金件特点的了解，正确分析精密钣金件的主要用途，并对其市场前景进行有效预测，对提高精密钣金件的加工技术和产品质量有着重要作用。为此，我们立足精密钣金件的发展实际，对其主要用途及市场前景进行全面分析。

关键词：精密钣金件；主要用途；市场前景

随着数控加工技术和合成材料的快速发展，精密钣金件成为了一种用途相对广泛的零部件，在航空航天、汽车工业和高端设备等领域都得到了重要应用，并且取得了积极的应用效果。从目前精密钣金件的研发及制造来看，精密钣金件不但加工精度高，并且在整体强度和承载力方面也较为突出，同时，精密钣金件还能够满足高温高压要求，在恶劣工况条件下能够达到理想的工作状态。因此，正确分析精密钣金件的主要用途和市场前景，对提高精密钣金件的应用和发展具有重要作用。

1、精密钣金成型技术

精密钣金成形技术是将金属板料、型材、管材等半成品。利用材料的可塑性。在不产生切削的情况下制成各种薄壁零件的加工技术。成形工艺是与成形时所用机床设备和工艺装备等密切相关的。该技术的开发不仅提高钣金工艺技术水平，而且提高钣金零件成形质量和提高钣金机械化自动化水平，减少手工劳动量。

1.1超塑成形技术（SPF）

按照实现超塑性的条件（组织、温度、应力状态等）分类，主要有3类超塑性：细晶超塑性、相变超塑性和其它超塑性。而实际生产中应用最广泛的是细晶超塑性，获取这种超塑性除了要求材料具有等轴细晶组织和优异的热稳定性以外，还须满足两个条件：变形温度T＞Tm（Tm为材料熔点温度，以绝对温度表示）：应变速率低（10-4~10-1S-1）。SPF技术有3种基本成形方法。即阴模成形、区域成形和阳模成形。其中应用最普遍的是阴模和区域成形。阳模成形需要专用设备，其生产的零件壁厚比较均匀。阳模成形方法实际上是将超塑性气压成形的方法与拉伸成形的工艺结合起来，得到的深腔板成形件腔底与腔壁的壁厚差很小，对气瓶类零件的成形加工具有独特的技术优势。

1.2超塑成形，扩散连接组合工艺

扩散连接的标准定义为：被连接的表面在不足以引起塑性变形的压力和低于被连接工件熔点的温度条件下，使接触面在形成或不形成液相状态下产生固态扩散而达到连接的方法。用于SPF/DB组合工艺的扩散连接方法主要有3种：小变形固态扩散连接、过渡液相扩散连接和大变形/有限扩散连接。在扩散连接过程中应采用惰性保护气体或真空．以防止氧化层的形成和生长。对于钛合金而言。SPF和DB技术条件和工艺参数具有兼容性。因此有可能在构件研制中把两种工艺组合在一个温度循环中，同时实现成形和连接。钛合金SPF/DB构件主要有3种形式。在采用SPF/DB组合工艺进行多层结构的生产中。可以先DB后SP（DB/SPF），也可以先SPF后DB（DB/SPF）。SPF/DB工艺过程中．构件的芯板结构由板面的止焊剂图案而定。构件生产可在一次加热循环中完成，也可分为两道工序。一道工序的特点是零件在生产过程中无需开模；两道工序则有以下优点：DB可用气压或机械压力，也可选用其它连接技术；SPF前可对DB质量进行检测；DB和SPF的温度可各自优化，气压更易控制；可同时连接几个部件，提高加工经济性。

1.3激光冲击

激光冲击是一种将激光束以脉冲形式冲击金属表面形成一种平面波，穿过工件并同时使材料产生塑性变形的技术。其塑性变形深度以及形成的压应力深度明显比其他大多数表面处理的大，从而大幅度改进了疲劳性能、断裂韧性以及应力腐蚀抗力。一般说，典型的激光冲击参数为：脉冲宽度10-30ns，脉冲能量10-20J，脉冲重复频率3Hz，激光点尺寸为3-5mm的矩形。表面准备将激光源指向金属工件上经准备的表面。设定工件内有一平面段处于冲击位置。冲击处理前在该表面施加一层不透明的“可烧熔的油或带”。在烧熔层上还有一层透明的流动水的“夯实层”。激光脉冲将激光器脉冲向工件表面冲击。脉冲的光子穿过透明的夯实层，被烧熔层吸收．并迅速出现扩大的等离子云。等离子云被水层夯实在表面上。夯实的等离子云的膨胀，供工件表面在10-100ns内压力增到1-10GPa。塑性变形表面形成的平面激波然后穿过工件。从而形成塑性变形的材料表面。激光冲击中的高塑性变形率产生的塑性变形区远比其他冲击技术深得多。但冷作硬化程度小于1％。

1.4液压成形

以液压囊为弹性凹模（或凸模），以油为传压介质，使金属板材在凹模或（凸模）上成形的方法称为橡皮囊液压成形，简称橡皮液压成形或液压成形。液压成形工艺早在50年代就被航空工厂采用。但是由于设备条件的限制，压力只有80～400kg·kg·N/cm2。属于低压橡皮成形，零件成形后需手工校形。

1.5激光技术

近年来出现的激光技术可以说是给钣金加工带来了又一次革命，激光切割和激光成形应运而生。采用激光切割加工板料，“模具更换”等价于在NC（数控机床）系统中插入新的加工（切割或成形）程序，所以模具管理问题被NC程序的装卸问题所代替。而且CAD/CAM技术和现代激光技术相结合为尖端生产技术（如FMS）提供了新的柔性生产工具。现代生产大都是多品种小批量生产，为提高生产率．钣金冲裁应采用成组套裁。

激光成形技术是一种新型钣金成形工艺，是通过激光束对工件进行局部加热，而后用水或气体急剧冷却，从而成形零件。激光成形技术不需要夹具、模具和外力，因而大大降低了成本。缩短了生产准备周期。通过对激光束加热和冷却的精密控制。可以有效地控制材料变形。采用激光成形技术，可以弯曲板材、成形锥体和球体形状：并可以在管子的特定区域作凸缘、膨胀或收缩。激光成形技术尤其适合于传统方法难以或不可能成形的硬质材料和脆性材料成形。激光成形工艺由两步组成：①激光束沿材料表面移动；②材料受热区进行适合的快速冷却。

这两步工序——加热和冷却产生局部、瞬时、立体的应力应变场，使材料发生变形。零件的形状（材料的变形方式和变形程度）可通过计算机程序来控制。由于材料局部温度的骤增是短时间的，所以工件的材料性能不受影响，材料强度通常不会降低，有时还能增大。

2精密钣金件的市场前景

2.1精密钣金件的应用领域将会越来越广泛

由于精密钣金件的性能优势明显，精密钣金件除了在航空航天和汽车制造领域有重要应用，在重要零部件加工和其他配套设备的生产制造中也将会得到具体应用，其应用领域和范围将会越来越广泛，对机械加工制造的影响也将会更加深入。

2.2精密钣金件的市场需求量将会越来越大

随着精密钣金件的应用领域越来越广泛，精密钣金件的市场需求量将会持续扩大，对精密钣金件的生产能力将会是较大的考验。同时，精密钣金件的市场需求量扩大，对精密钣金件的研发也会形成有利的促进，使精密钣金件的整体性能得到全面提高。

2.3精密钣金件的市场份额也会越来越大

随着高端制造业的快速发展，精密钣金件由于其高强度、高精度的特性，在实际应用中无论是应用领域还是需求量都会持续扩大，其市场份额也将会随之扩大，形成良性的精密钣金件市场，对提高精密钣金件市场的发展前景具有重要作用。

3结语

精密钣金成型技术加工精度高，整体强度和承载力较强，同时，精密钣金件也能够满足高温高压要求，在恶劣的工况条件下能够达到理想的工作状态。因此，正确分析精密钣金技术及其发展前景，对提高精密钣金件的应用和发展具有重要作用。

参考文献：

[1]刘常德.钣金加工工艺难点及改进措施研究[J].中国高新区，2018（10）：178.

[2]肖腾，袁志伟，楼强天.精密钣金在SDA2型机车钢结构设计中的运用[J].轨道交通装备与技术，2015（04）：51-52.

[3]卢仕维.板料成型性能指数对钣金零件成型工艺性的影响[J].中国高新技术企业，2014（22）：69-70.