中国热处理2035发展纲要

编者按:中国工程院咨询项目《中国热处理与表层改性技术路线图》以相变、应变-硬化和“无应力集中”抗疲劳概念为理论基础,聚焦表层硬化技术体系与产业、真空热处理技术体系和产业、特大型关键构件等13个领域,发布10年来,引领了热处理学科及行业发展。党的二十届三中全会进一步明确了到2035年我国全面深化改革总目标,需要大力推进技术创新和产业升级,提高制造业的心竞争力。为此,中国机械工程学会热处理分会围绕热处理“绿色、智能、精密、高端”的发展方向,聚焦热处理先进技术研究和学科前沿,提出了“中国热处理2035发展纲要”,为助力我国高端装备的发展提供支撑。

增材制造中的超快激光加工技术研究进展

摘要:超快激光以其独特的精密加工能力,在增材制造技术中发挥着日益关键的作用,其应用涵盖了直接制造、复合工艺与后处理等多个环节。聚焦于超快激光在增材制造领域的技术体系,首先高度概括了超快激光直接增材制造、超快激光复合/协同增材制造以及增材制造构件的超快激光预/后处理三大主体技术类别;接着系统梳理了各技术分支的主要工艺原理与技术特征,并在此基础上重点阐述了该技术在调控构件微观组织、提升成形精度与改善综合性能等方面的研究现状;最后总结分析了超快激光增材制造技术的优势与面临的挑战,并对其未来发展前景进行了展望。

论我国重大技术装备轴承的自主安全可控

摘要:重大技术装备轴承的自主安全可控是国家重视,社会关注的“国之大者”,是我国轴承行业的第一要务,我国轴承行业也为此付出了艰辛的努力。“十三五”完成了一批重大技术装备轴承的开发,“十四五”期间,重大技术装备轴承的研发→工程化→产业化任重而道远。阐述了重大技术装备轴承7 种标志性产品的关键技术,市场需求,开发的重点、难点,以期推动这些高端轴承的开发,从而加快实现我国重大技术装备轴承自主安全可控的进程。

基于工业机器人的复杂曲面磨抛关键技术综述

摘要:磨抛加工是提升零件表面质量和精度的重要方法之一。基于工业机器人系统的复杂曲面磨抛技术正逐渐成熟,凭借灵活、占地小、精度高、成本低等优势正逐渐取代人工磨抛和数控机床磨抛成为主流。通过分析基于工业机器人的磨抛加工原理,引出影响机器人磨抛加工精度效果的关键问题:磨抛加工轨迹的规划精度和力控制精度,前者关注加工效率和精度之间的平衡,后者则更侧重于加工的精度和一致性;从这两个方面出发,总结机器人磨抛系统加工轨迹规划方法和柔顺力控制策略的研究目的、特点和成果进展。机器人磨抛系统加工轨迹规划以应用与改进传统数控机床磨抛中常用的加工路径规划方法为主,出现了少量根据机器人特性提出的加工路径规划方法;磨抛柔顺力控制技术出现了被动柔顺、主动(阻抗控制、力/位混合控制)及智能控制等策略,对比分析了各方法原理、研究应用情况和优劣;并提出了未来可能的发展方向。为该领域的研究者提供指引。

智能主轴技术发展综述

摘要: 主轴作为数控机床的核心部件,其智能化是未来的重点发展方向。对智能主轴的概念和发展现状进行了概括,并对目前智能主轴的相关研究进展进行了较全面的综述,描述了智能主轴的特点和未来发展方向,详细阐述了智能主轴的状态监测、多源信息融合以及状态决策和主动调控这3 大功能,论述了智能主轴的发展局限性和面临的挑战,认为自顶向下设计、智能传感器和执行器、实时数据处理和决策、以预测为中心的控制和维护等潜在技术将进一步推动智能主轴的发展。

超精密装备中的材料科学和技术

摘要:超精密装备的技术进步高度依赖高性能材料的发展,关键材料的制备和加工工艺直接影响超精密装备的综合性能水平及其使役行为,而高性能材料短板已成为我国高端装备制造的一个主要薄弱环节。文章系统总结了超精密装备中主要材料的应用情况,对超精密装备中高性能材料制备与加工技术的发展现状进行了综述,并对相关领域未来的发展方向提出展望。文章在深入分析当前我国超精密装备材料领域面临的主要问题基础上,结合实际情况分别从技术层面和政策层面提出了解决办法和发展思路,以期助力实现各类先进材料与制造科技的深度融合,进而推进超精密装备制造技术的优化升级和提高相关产业竞争力。

加工钛合金用硬质合金铣刀的研究进展及现状

摘要:本文综述了近年来应用于钛合金加工领域的硬质合金铣刀的研究进展与现状。钛合金因其优异的机械性能和耐腐蚀性,在航空航天、生物医疗等领域得到广泛应用,但其加工难度大,对刀具材料及结构提出了更高要求。硬质合金作为主流切削工具材料,可以通过刀具结构设计、涂层技术以及参数选择等方面的发展,显著提升刀具寿命和加工效率。未来,硬质合金铣刀的发展将更加注重复合材料的应用和智能刀具的设计,以适应更复杂的工作环境和更高的生产效率需求。

机器人在管道提升式深海采矿系统中智能化的挑战与发展趋势

摘要:近年来对深海矿物资源的开采需求逐步增大,为了解决传统的管道提升式采矿系统的缺陷,提出将智能化机器人引入来实现高效、精准的矿物采集和结构物的健康监测。但由于深海环境复杂,与陆地上机器人相比,水下机器人的设计需要考虑海洋带来的阻力、噪声等多方面的影响。从水动力学、水下定位和水下视觉3个方面介绍了管道提升式深海采矿系统中采矿机器人的发展与技术难点,概述了机器人管道检测技术。探讨了深海资源开采水下机器人的技术发展方向。

气体团簇离子束技术的发展与挑战

摘要:随着科技的不断进步,先进光学与集成电路等领域对光学元件的加工精度要求日益严苛,已经由纳米级材料去除提升至亚纳米级精度。然而,当前主流的传统加工技术,如化学机械抛光(CMP)、液体射流抛光(FJP)、磁流变抛光(MRF)以及离子束抛光(IBP)等,均存在各自的局限性,难以实现原子级光滑表面的制造目标。因此,如何制造出具有亚纳米级表面粗糙度且低亚表面损伤的光学元件,已成为当前亟待解决的技术难题。在不断探索新技术的过程中,气体团簇离子束(GCIB)技术作为传统离子束技术的革新升级,展现出在超精密加工领域的巨大潜力,有必要对气体团簇离子束技术的原理、辐照特性以及可能的应用展开探讨。说明气体团簇离子束技术的原理;阐述气体团簇离子束技术所具有的独特辐照特征,包括低每原子能量、高溅射产率、横向溅射效应以及能量密集沉积等。这些特征使其与传统离子束的辐照效应截然不同;探讨气体团簇离子束技术在抛光、刻蚀、薄膜沉积以及二次离子质谱(SIMS)等领域的应用;总结气体团簇离子束技术现有的优势与不足,为气体团簇离子束技术的进一步发展奠定坚实基础,推动其在超精密加工领域实现更广泛的应用与突破。

激光增材制造过程监控技术研究进展及挑战

摘要:激光增材制造作为一种先进的制造技术,在诸多领域展现出巨大应用潜力。然而,制造过程中的不确定性和复杂性对零件质量和生产效率构成挑战,激光增材制造过程监控技术便显得尤为重要。该文总结了激光增材制造过程监控技术的研究进展,详细阐述了温度监控与缺陷监控技术在制造过程中的应用,通过实际应用案例阐明了这些监控技术在提升零件质量和生产效率方面的显著作用。同时,该文分析了当前监控技术在激光增材制造过程监控中所面临的诸多挑战,并对未来发展趋势进行了展望,强调机器学习将是未来的主要发展方向。