Xử lý và sản xuất kim loại là một quá trình chuyển đổi nguyên liệu kim loại thành các sản phẩm có hình dạng, đặc tính và chức năng cụ thể thông qua một loạt các phương tiện kỹ thuật. Lĩnh vực này bao gồm các quy trình cốt lõi như đúc, rèn, hàn, xử lý nhiệt và gia công, và liên tục lặp đi lặp lại và nâng cấp hướng tới trí tuệ và phát triển xanh. Phân tích sau được thực hiện từ ba khía cạnh: đặc điểm kỹ thuật, kịch bản ứng dụng và xu hướng phát triển.

Kim loại cạnh tròn và deburring

I. Đặc điểm kỹ thuật và ứng dụng của các quy trình cốt lõi

1. Công nghệ đúc

Đúc liên quan đến việc nóng chảy kim loại và tiêm nó vào một khuôn để định hình, phù hợp cho sản xuất quy mô lớn các thành phần có hình dạng phức tạp và có lợi thế chi phí đáng kể. Trong những năm gần đây, các phương pháp sáng tạo như công nghệ sản xuất rheological luyện kim bột đã được giới thiệu vào lĩnh vực đúc. Ví dụ, công nghệ hình thành rheological của hợp chất cermet giải quyết hiệu quả vấn đề sản xuất các thành phần kích thước lớn. Bằng cách kiểm soát chính xác tỷ lệ tổng hợp kim loại và gốm, loại công nghệ này có thể kết hợp độ cứng và độ bền cao của vật liệu, và được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, thiết bị năng lượng và các lĩnh vực khác.

 

2. Rèn và xử lý nhiệt

Rèn tăng cường tính chất cơ học của kim loại thông qua biến dạng nhựa và phù hợp cho các thành phần tải trọng cao (chẳng hạn như thanh kết nối động cơ). Kết hợp với công nghệ xử lý nhiệt gradient, độ cứng, khả năng chống ăn mòn và các tính chất khác của kim loại có thể được tối ưu hóa hơn nữa. Ví dụ, các thành phần chuyển hướng vonfram - đồng trong các lò phản ứng hợp thái hạt nhân đạt được sự ổn định trong môi trường nhiệt độ cao thông qua rèn và xử lý nhiệt gradient.

 

3. Hàn và gia công

Công nghệ hàn tiếp tục phá vỡ cổ chai của việc kết nối các vật liệu khác nhau. Ví dụ, công nghệ hàn không phá hủy của các hợp chất vonfram - đồng cung cấp hỗ trợ chính cho các thiết bị năng lượng hạt nhân. Gia công đạt được độ chính xác cấp micron với sự giúp đỡ của thiết bị CNC chính xác để đáp ứng các kịch bản yêu cầu cao của thiết bị y tế, thành phần quang học, v.v.

 

4. Sản xuất phụ gia (In 3D)

In 3D kim loại đạt được sự hình thành của các cấu trúc phức tạp bằng cách xếp chồng lớp bột từng lớp, với tỷ lệ sử dụng vật liệu trên 95%. Công nghệ này được sử dụng để sản xuất các thành phần nhẹ trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và khung pin tùy chỉnh và các thành phần khác trong xe năng lượng mới.

 

II. Xu hướng hội tụ của sản xuất xanh và sản xuất thông minh

1. Đổi mới trong công nghệ xanh

Sản xuất xanh tập trung vào việc sử dụng tài nguyên hiệu quả và kiểm soát ô nhiễm. Ví dụ, công nghệ tái chế và sử dụng tròn của vật liệu nam châm vĩnh viễn đất hiếm làm giảm đáng kể sự phụ thuộc vào tài nguyên đất hiếm và góp phần vào việc đạt được mục tiêu "carbon kép". Ngoài ra, công nghệ kim loại lỏng có thể giảm khí thải carbon trong chế biến truyền thống thông qua các quy trình hình thành tiêu thụ năng lượng thấp và đã trở thành một hướng tiềm năng trong lĩnh vực vật liệu mới.

 

2. Nâng cấp thông minh

Trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn đang định hình lại toàn bộ quá trình sản xuất kim loại. Ví dụ, hệ thống tối ưu hóa thông số quy trình dựa trên mô hình dữ liệu có thể điều chỉnh nhiệt độ đúc hoặc áp suất rèn trong thời gian thực để cải thiện tỷ lệ năng suất; hệ thống phát hiện thông minh nhận ra sự đánh giá tự động về chất lượng hàn thông qua công nghệ nhận dạng hình ảnh, giảm lỗi của con người.

 

3. Đổi mới hợp tác đa lĩnh vực

Các sản phẩm mới nổi như vật liệu kim loại lỗ hổng chứng minh sự tích hợp sâu sắc của vật liệu và yêu cầu chức năng. Các vật liệu như vậy có cả độ thấm và độ bền cao và đóng vai trò quan trọng trong các kịch bản như lưu trữ năng lượng hydro và lọc nhiệt độ cao, phản ánh sự hợp tác cấp cao của chuỗi "vật liệu - quy trình - ứng dụng".

 

III. Hướng phát triển trong tương lai

1. Nghiên cứu và phát triển vật liệu hiệu suất cao

Việc phát triển các hợp kim mới (chẳng hạn như vật liệu cho các thiết bị hợp nhất hạt nhân) và vật liệu tổng hợp (chẳng hạn như cermets) có thể chịu được môi trường khắc nghiệt là một trọng tâm chính của ngành công nghiệp. Thông qua thiết kế thành phần và tối ưu hóa quy trình, tuổi thọ và độ tin cậy của vật liệu sẽ được cải thiện đáng kể.

 

2. Tích hợp toàn bộ chuỗi công nghiệp

Mô hình tích hợp "thiết kế - sản xuất - dịch vụ" đã trở thành xu hướng. Lấy in 3D làm ví dụ, sự bao phủ chuỗi đầy đủ từ thiết bị R & D đến dịch vụ sản phẩm cuối đẩy nhanh tốc độ phản ứng với nhu cầu tùy chỉnh.

 

3. Tiến bộ kỹ thuật số hóa và bền vững

Ngành công nghiệp sản xuất sẽ sâu sắc hơn việc áp dụng các công nghệ như song sinh kỹ thuật số và Internet of Things, đồng thời thúc đẩy sự thay thế năng lượng sạch và tái chế chất thải để xây dựng một hệ thống carbon thấp được thúc đẩy bởi công nghệ.