材料成型新技术论文

第一篇：材料成型新技术论文

姓名:鲁天阳

学号：040204186

班级：材料044

07-12-20 圆铝杆连铸连轧设备与工艺浅析

连铸连轧在 圆铝杆生产上 的成功应用始 于意大利 Continuus公司 1948年建立的世界第一条圆铝杆连铸连轧生产线，之后，美 国的 Southwire公 司和法国的Clecim公司也先后研制成功了具有 自己特色的圆铝杆 连铸连轧生产线，我国也于 20世纪 70年代初诞生了 自己设计 制造的第一条 圆铝杆连铸连 轧生产线。尽 管这些生产线在设备结构、装机水平和生产工艺方面存在一定 的差别，但其工艺 流程基本相 同，即熔化后的铝液(也可 以直接采用 电解 铝液)经过精炼、除气、过滤，通过 中间包(浇包)注入连铸机进行连续铸造，连铸坯经预处理后进人连轧机组轧制成圆铝杆，然后在冷却管中进行在线冷却，最后进入卷取机成卷。自第一条 Properzi生产线 投产 以来，经过近60年的发展，圆铝杆连铸连轧技术 日臻 完善，目前世界各国的圆铝杆生产几乎全部采用连铸连轧工艺。我 国先后 已有几十条圆铝杆连铸连轧生产线投人生产，占铝杆产能的 90％以上，对发展我国电线 电缆生产起着举足轻重的作用。几种典型的圆铝杆连铸连轧生产线

目前 世界上技术 比较 先进、产品质 量 比较好、用户比较 多 的 圆铝 杆 连铸 连 轧 生 产线 主要 有 ：美 国Southwire公司的 SCR生产线、意大利 Continuus公司的Properzi生产线 和法 国 Clecim公 司的 SECOR生产线。我 国铝杆连铸连轧设备主要供应 厂商有东方 电工和陕西压延设 备厂等。这 些生产线的设 备组成基本相同，都是 由熔 化保温炉、除气 过滤装 置、轮带式铸 造机、多机架连轧机和卷取机等组成，但在连铸机、连轧机和卷取机 的设备结构、装机水平和 自动化程度，以及生产工艺等方面存在较大差异。

1．1 SCR生产线

SCR生产线„是美 国 Southwire公 司于 20世纪 50 年代开发的连铸连轧生产线，其主要特点为： ① 连铸机为五轮式，由 1个铸造轮、1个张紧轮，1个压紧轮，2个导向轮及 1根环形钢带组成。铸轮上 装有铜 制的梯形 凹环，铸轮 与钢带包 络部分 形成模腔。铝液注入模腔，结晶成为梯形断面铸坯。铸轮 与 钢带同步运行，铸坯从铸轮上方分离 出来 ；② 轧机为摩根公 司的二辊无扭转悬臂式轧机，轧 辊呈平、立 交替布置。粗 轧机单 独传动，精轧机成组 传动；粗轧机轧辊 为单槽，精轧机轧辊 为双槽或 三槽(可提高轧辊使用寿命)。轧辊采用辊环结构，互换性强，且只需更换辊环，快捷方便。近年来，为进一步提高轧辊寿命，改善产 品质量，精轧机也改成了单独传动 ；③ 粗轧采用大轧制率轧制，有利于晶粒细化及提高产品质量；④ 各机架的冷却系统和润滑系统分设，可保证铸 坯基本上是均匀变形，内在组织优 良，圆铝杆的性能 稳定，而且有利于延长轧辊的使用寿命，减少生产成本。⑤ 铸坯在线感应加热、线杆在线淬火，生产效率高，产品质量好； ⑥ 2台卷取机交替使用，可实现密排卷取。卸卷由气动和液压装置辅助完成，工人劳动强度低。美国 Southwire公 司在连铸连轧设备 的设计制造和圆铝杆生产 领域有着十年的经验，同时拥有6201／6101合金圆铝杆(即“T4”铝杆)生产工艺技术专利，所生产的圆铝杆在普通拉丝机上 即可生产 出符合美国铝业协会规定的“q'81”铝线，也就是说无需特殊的拉丝机或其它昂贵的加工设备。Southwire公司既是设备制造商，同时也 是铝杆 生产商，在 电工圆铝杆6201／6101合金圆铝杆及线缆生产方面有着丰富的经验，已经在 自己的工厂生产出超过 300万吨的连铸连轧圆铝杆。该公 司提供 的 SCR圆铝杆连铸连轧生产线遍布 31个国家，系统可靠性高，产品质量好。

1．2 Properzi生产线

Properzi圆铝杆连铸连轧生产线

是意大利 Continuus公司于 20世纪 40年代末开发的，其主要特点如下 ：

① 水平浇注，大中间包接收流槽输出的铝液 ；大中间包下面设有小中间包，铝液通过小中间包流入铸轮凹槽 内，浇注位置位 于铸造轮 的正 上方 ；从大 中间包到小中间包的铝液流量由浮子装置控制 ；当紧急停车时，大中间包内的铝液能快速倾倒进其它储槽 内；

② 二轮式铸造机，由 1个导向轮、1个铸造轮和条环形钢带 组成，结 构简单、紧 凑，更换 钢带快 捷方便 ； ③ 铸坯为五边形(近似梯形断面)。铸坯从铸轮引出后需偏转一定角度(5。～8。)，以避开钢带、进入轧机，易导致高温铸坯受拉表面产生裂纹，影响产品质量，使铸坯断面受到 限制。近年来，为 了克服这一缺点，Properzi铸造机已向多轮化方 向发展 ；

④ 生产线配置有 5辊矫直机、铸坯铣 面机、感应加热及淬火装置等，可以生产多种合金圆铝杆 ；

⑤ 组合式连轧机，把二辊轧机加工变形量大与三辊 Y型轧机加工变形均匀的特点有机地结合在一起所生产的圆铝杆产品性能好，尺寸精度高。但 Y型轧机轧辊更换、维修等 比较麻烦，需设专用轧辊磨床，并需要备用机架 ；

⑥ 两台卷取机(交替使用)前后配置，后面一 台高于前面一台，可实现密排卷取。

1．3 SECOR生产线

SECOR生产线

由法 国的 Clecim公 司与澳 大利亚的 MIM公司共同开发。铸机型式与 Southwire公司的 SCR类似，不同的是该铸机可按合金性质调节张紧轮位置，以改变钢带包覆长度，因此可生产的合金品种较多。轧机是悬臂式平立辊轧机，单独传动，无 孔型轧制(只是在最后成 品机架上有孔型)。该孔型系统具有轧制道次少、轧辊使用寿命长、操作维修方便等特点。另外，无孔型轧制还有如下优点 ：

① 因轧辊不需开槽，省去了开槽机床、工具、样板等 ；

② 辊缝检测容易，调整方便，导卫装置简单，轧件无耳子和褶边，因此可提高生产率 ；

③ 由于压下量大(第 1道大于45％)，可使晶粒化，产品质量好。目前，SECOR生产线还不太多，在我国还是空白。

1．4 国产生产线

我 国能提供 圆铝杆连铸连轧生产线 的厂家很多设备也不尽 相 同。铸造 机有 两轮式、四轮 式和 五式，浇注方式有水平浇注、45。浇注和垂直浇注 ；轧机也有多种 ：平立辊轧机、45。轧机和 Y型轧机。以东方电工的设 备 性 能最 优，用 户 也最 多，所 生 产 的 LGZ1500／Y型圆铝杆连铸 连轧生产线在 我国很 多厂 家到应用。近年来，随着市场对铝合金 圆杆需求量的加，东方电工成功地开发 出了生产铝镁硅系铝合金杆的连铸 连轧生产线，其主要特点如下 ：

① 结晶轮为“H”型，四面冷却，可保证铸坯 结致密、均匀 ；

② 铸坯感应加热，具有 自动加热及控制功能 ；

③ 连轧机采用独特的二辊和三辊相结合的轧方式，具有主动喂料和堆杆停车功能 ；

④ 采用离心甩头式绕杆方式。

国产圆铝杆连铸 连轧生产线业 已成熟，产 品质可达到 国标要求，但与国际先进水平相 比仍存在较差距，主要表现 在夹渣、含气、性能不够稳定等方 面国产生产线生产规模较小，且不能在线一次绕制密卷。另外，铝合金圆杆生产对生产线 的控制精度要求很高，国产设备仍需改进和完善。国外先进连铸连轧生产线的优势

2．1 单机产能大。产品品种规格多

国外先进 的圆铝杆连铸连轧生产线都 已形 成列，单机最小产能为 2．5 t／h，最大可达 12 t／h。产品仅覆盖导电用铝及铝合金圆杆，而且还包括机械用合金铝杆 ；圆铝杆规格范 围 Φ9.5mm－Φ15mm，生产线的产能均小于 4h，产品比较单一，主要生产普通电工圆铝杆，虽然来 已开发出导电用铝合金 圆杆，但还缺乏生产实践考验。

2．2 浇铸 系统 比较合理

采用水平式铸嘴(鸭嘴)浇铸，而不是象国内某设备那样采用 45。浇注或垂直浇注，液流 比较稳定、没有涡流，避免了熔体中的大颗粒非金属夹渣物及表氧化皮随熔体流入结晶轮 中，减少了圆铝杆的非金夹渣。

2．3 设有废料剪

开始生产或出现故障时，废料剪将铸坯切断成长1 m左右的废料段，剪下的废料 由输送装置运 至废料箱 ；与此同时，铸机仍处于工作状态，避免了在 出现问题时操作工手忙脚乱。而国产生产线大多未配置废料剪，工人劳动强度大，易出现安全事故。

2．4 铸造水、轧制乳液和淬火水流量 自动控制

铸造 水、轧 制乳液和淬 火水均采用 分区单独 控制，每个区均配有 电磁流量计和流量控制 阀，各 区的水或乳液流量 由 PLC控制。在系统计算机 中存 储有生产各种 圆铝杆 时各 区冷却水(或乳液)的流量配置方案(操作工可 以修改)，生产时根据产品类型 自动调用。生产合金圆铝杆时，通过控制各区轧制乳液和冷却水的流量，可实现在线热处理而国产生产线绝大多数没有该功能，只能生产普通 电工 圆铝杆。

2．5 设有连续探伤装置

成品剪切机前配置有涡流探伤仪，可在线连续检测杆材 的缺 陷，自动记 录缺 陷的大小、种类及 数量据此，可 以确认产 品的质量 以及 整个系统 的生产 情况，可以实现对炉 内净化、在线净化 及过滤效果 的最终监控。而国产生产线缺少在线探伤检测系统，无法连续检测最终产品质量。

2．6 可以实现一次绕制密排卷

2台卷取机交替工作，可将圆铝杆绕制成密排卷便于包装和运输 ；可 以根据杆材 的性 能、规格及卷重要求一次成卷。而国产生产线采用甩头式卷取机，绕制的松散卷需进行二次绕卷方可满足 出 口商 品的外观及运输要求。

2．7 生产 系统密闭

轧机是全封闭的，整个轧制过程全部在机罩内完成，有效地避免 了冷却 水、乳化液飞溅对生产环境 的影响，同时对整个生产系统的烟气 收集与排放也有科学合理的处理方案。

2．8 采用交流变频电机 主要传 动系统 均采用交流 变频 电机，功率 因数高，对环境的适应性较强，有效地降低了设备维护和运行费用。

2．9 设备加工装配精度高、性能可靠

由于 国外设备的加工、装配精度高，性能稳定可靠，因此设备故障少，生产能力可以得到充分发挥，生产成本低。

2．10 先进的计算机监控系统

采用先进的计算机 监控系统对生产线进行实 时监控。可显示当前工艺参数及有关 信息，并能对超 出规定的工艺参数作 出快速反应 ；具有报警功 能，可提供重要工艺参数变化趋 势曲线，统计工 艺监控数据还能进行条形码标签打 印，自动化实验 室筛 选，提供工艺处方等。另外，增加 的传感器可以及时反映工 艺参数的变化。我国圆铝杆连铸连轧生产现状与发展趋势

3．1 生产 现 状

虽然我 国圆铝杆连铸连轧生产起步不算晚，目前应用也很广，但在 20世纪 90年代前，我 国圆铝杆生产线很少有本质上的改进。随着 国民经济 的迅速发展电力行业对电工圆铝杆的质量要求越来越高，对高强度铝合金杆 的需求量越来越 大。为满足 电线 电缆行

业的需求，国产电工圆铝杆连铸连轧生产线进行了如下一些改进 ：

① 采用倾动式保温炉，熔体可 以平稳进入铸 造轮，减少了夹杂，提高 了铸坯质量，对 于生产高质量铝合金圆铝杆尤为重要；

② 连铸机由二轮式改为四轮或五轮式，铸坯离开浇铸轮时不会发生扭转，保证进入轧机时平直、不偏斜。浇铸轮采用 四面冷却，喷嘴 的流量可 以调节，冷却水成扇状，铸坯冷却比较均匀 ；

③ 采用 了新型的轧机布置，前 2道为二辊式平立辊结构，后面各道仍采用“Y”型结构。这样，可保证前2道有较大的压下量，因此可以适 当加大铸坯截面，增加总轧制变形率，提高产品性能；

④ 加大了轧机的主电机功率，可轧制大截面铸坯及铝合金杆 ；

⑤ 在炉 内精炼 的基础上，增加 了在线除气 和过滤，使铝熔体得 到了深度净化，从而提高 了电工 圆杆质量；

⑥ 在质量检测和管理方面作 了大量工作，如增了自动控制装置、对工艺过程进行监控、采用计算管理等。

尽管采取了上述改进措施，在设备配置方面仍在一些 问题，最突 出的是不能在线绕 制密排卷，对品的包装 和运输带来很大麻烦。目前，我 国圆铝杆连铸连轧生产行业存在的主问题如下 ：

① 生产线多，单机产能低。目前全 国拥有 90条圆铝杆连铸连轧生产线，总生产能力约 90万 t，a，条生产线平均产能仅 1万 t／a；

② 装机水平低，产品质量差。除少数 由国外引外，绝大多数生产线均为 国产设备。

③ 产品单一。目前，国内连铸连轧生产线多生纯铝杆，合金杆 的生产才刚刚起步。而在国外，合铝杆的生产已有悠久的历史，且合金铝杆 的品种范 很广。

6101和 6201合 金有着许 多优点：抗拉强度 比1050合金高 1倍，疲劳强度高 50％；在电导率相同时其强度是铜线 的 1．5倍，而重量仅是铜线 的 1／2，架空线的跨度可显著加大 ；硬 度高，在安装 时导线 受损的可能性较小 ；没有钢芯，导线 的连接也简单 的多；短路电流对合金性能的影响 比对纯铝的影响小得多，对短路电流的稳定性仅次于铜。6101和 6201合金 以其优良的特性在 国外 得到 广泛 的应 用，在 欧洲尤其 是法国，绝大部分输 电线路都采用 这两种合金 ；日本采用铝合金的输电线路在 50％以上 ；美国和加拿大也有很大比例的铝合金输电线路；即使东南亚发展中国家如印度、印度尼西亚、菲律宾等，也都采用铝合 金输 电线路 ；然而由于种种原因，我国用量一直很少。

3．2 发展趋势

3．2．1 需求旺盛

在电力事业飞速发展的今天，以钢芯铝绞线为代表的架空导线势必会有较大的需求量。据预测，近几年每年可望新增圆铝杆连铸连轧生产线 10条左右。

3．2．2 规模化生产

圆铝杆属 于初级加工产 品，附加值低，只有达到一定 的规模，才能体现 出经济效益。因此，只有产能大、设备利用率高的连铸连轧生产线才能在将来 的竞

争中立于不败之地。

3．2．3 产品质量要求越来越高

以500 kV输电线路用架空导线为例，不仅要求铝单线的抗拉强度达到规定值，而且要求抗拉强度的波动范围小(一般须控制在20 MPa以内)，即要求铝杆性能均一。

3．2．4 铝合金圆杆 的市场 占有率将增大

随着架 空输 电导线、光 纤复 合架 空线、CATV电缆、船用电缆、控制电缆等大量采用铝合金线，铝合金圆杆的需求量将大大增加，预计将会达到国外使用铝合金杆的水平。利用先进 的连铸 连轧技术，开发各种铝合金圆杆是众望所归的发展趋势，同时也可使圆铝杆连铸连轧生产线的潜能获得充分发挥。

3．2．5 引进国外先进设备

提升装备水平和产品质量先进、成熟、可靠的装备是实现生产工艺的必要保证，只有拥有一流的设备、一流的生产技术和一流的人才才能生产出一流的产 品。当前，在 国产设备与进口设备还有较大差距 的情况下，引进国外先进设备和技术无疑是必要的。

3．2．6 利用电解铝液直接生产圆铝杆

用电解铝液直接生产 圆铝杆，可以大大减少产 品能耗，降低烧损。但电解铝液一般含气、含渣量较高应采用先进有效的精炼工艺(如稀土优化综合处理等)排杂除气，以保证圆铝杆 的质量。3．2．7 圆铝杆 出口量将增加

目前，我 国已有部分 圆铝杆 出口，但数量 十分有限。我国铝资源 十分丰 富，电解铝产 量也十分可观应抓住有利时机，充分利用我国 自然资源 和人力资源的优势，加强圆铝杆 的出口。

3．2．8 改造或淘汰旧设备，提升装备水平我国圆铝杆生产设备的总体水平较低，尤其是世纪 90年代之前投产的生产线，装备水平差，产品质量低，已经不能适应 圆铝杆市场 的要求，对其进行术改造势在必行。

第二篇：材料成型新技术报告

理工学院

材料成型新技术报告

学生姓名： 张凯庆 学 号： 11L0607123 学 院： 理工学院 班 级： 成型L113 题 目： 快速凝固成型技术浅析

2014 年 9 月

快速凝固成型技术浅析

随着对金属凝固技术的重视和深入研究，形成了许多种控制凝固组织的方法，其中快速凝固已成为一种具有挖掘金属材料潜在性能与发展前景的开发新材料的重要手段，同时也成了凝固过程研究的一个特殊领域 快速冷却技术起源于1960年Duwez教授采用独特的急冷急速使金属凝固速度达到106K/s 而制备出的Au75Si25非晶合金薄带。他们的发现，在世界的物理冶金和材料学工作者面前展开了一个新的广阔的研究领域。在快速凝固条件下，凝固过程的一些传输现象可能被抑制，凝固偏离平衡。经典凝固理论中的许多平衡条件的假设不再适应，成为凝固过程研究的一个特殊领域。有关快速凝固及合金的理论研究将给材料科学和其它有关学科注入新的活力，而且对快速凝固合金的微观组织结构与凝固参数之间的关系、对合金相的形成，特别是亚稳晶态相、非晶和准晶形成机制的研究，都将对固体物理等基础理论构成严峻的挑战。

(一)快速凝固的原理

快速凝固是指通过对合金熔体的快速冷却(≥1O4～106 K／s)或非均质形核的被遏制，使合金在很大的过冷度下，发生高生长速率(≥1～100 cm／s)的凝固。由于凝固过程的快冷、起始形核过冷度大，生长速率高，使固液界面偏离平衡，因而呈现出一系列与常规合金不同的组织和结构特征。加快冷却速度和凝固速率所引起的组织及结构特征可以近似地用图1来表示。从上图我们不难看出，随着冷却速度的加快，材料的组织及结构发生着显著的变化，可以肯定地说，它也将带来性能上的显著变化。

(二)快速凝固的特点

1.凝固速度快，从而可以使金属在液态中的溶解度得到扩大，这样是其材料的密度有所 改变，材料各部位的组织更加的紧密，改变金属中各元素的所含比例，从而可以改变该材料的性质，使其达到某种用途的需求。

2.由于凝固的速度比一般铸造的快，这样得到的凝固结晶会更加的细小，晶粒的分布更加的均匀，一定程度减少了杂质的混入，提高材料的质量，由于晶粒组织的优化，该材料的力学，化学性质会得到提高，从而使其得到更广的运用。

3.由于快速凝固给材料带来的溶解度的扩大，更加精细的晶粒的析出，从而赋予了材料 的高强度，高韧度，以及高耐腐蚀性。这是快速凝固技术能在工业领域得到广泛运用的硬道理。

4.除了金属的快速凝固，还有一种快速凝固非晶态合金。其特点和上类似，可以使材料具有极高的强度，硬度。又因为其实处于非晶态，它在具有高强度的同时也具有较好的韧性。同时，因为非晶态这种特殊形态，可以使材料具有良好的半导体性能，这是传统铸造方法所不能达到的。

(三)快速凝固技术的主要方法

1.急冷凝固技术

急冷凝固技术的核心是提高凝固过程中熔体的冷速，从热传输的基本原理可以知道一个相对环境放热的冷速取决于该系统在单位时间内产生的热量和传出系统的热量，因此对金属凝固而言，提高系统的冷速必须要求：第一，减少单位时间内金属凝固时产生的熔化潜热;第二，提高凝固过程中的传热速度。这里国外常采用的三种方法：急冷的模冷技术、雾化技术、表面熔化与沉积技术。

表面融化与沉积技术需要要有激光技术的辅助，在国外这一技术得到了很好的研究利用。例如，采用激光快速凝固法制备织构化（b轴择优取向）的二钛酸钡（BaTi2O5）铁电陶瓷,使用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析晶相构成及显微组织,利用精密阻抗分析仪测试介电性能。结果表明,激光快速凝固制备BaTi2O5为高纯单斜相,具有较高致密度（相对密度大于95.1%）和择优取向度（0.34-0.48）,其居里相变温度（Tc）约为443℃,居里温度点的最大介电常数（εmax）约为6000（100 kHz）,居里外斯温度（T0）为410℃,居里外斯常数（C）为2.08×105K。

在声悬浮和强激光加热相结合的条件下，实现了三元A1-27％Cu-5。3％Si合金的无容器快速凝固，最大过冷度达到195K（O。24TL），冷却速率为76K／s。金相分析表明，凝固组织由（AI＋θ＋Si）三元共晶和（Al＋θ）二相共晶组成。在声悬浮条件下，（AI＋θ＋Si）三元共晶显著细化，（Al＋θ）二相共晶的组织形态丰富。在试样表层区域，表面振荡促进3个共晶相的大量形核，声流有效提高了凝固过程的冷却速率，三元共晶的晶粒尺寸显著减小。随着合金试样温度的升高，悬浮间距和谐振间距均不断增大，且悬浮间距总是大于谐振间距。在声辐射压的作用下，试样变形为中心内凹的饼状，变形程度随声压的提高而不断增大，最大半径比为6.64，对应最大悬浮声压为1.8x10^4Pa。

2.大过冷凝技术

大过冷快速凝固技术的核心是在熔体中设法消除可以作为非均匀形核媒质的杂质或容器的影响，创造尽可能均匀形核的条件，从而在形核前获得很大的过冷度。通常在熔体凝固过程中促进非均匀形核的形核媒质主要来自熔体内部和容器壁，因此大过冷技术就是主要从这二个方面设法消除形核媒质。采用大过冷快速凝固技术的具体方法大致分为两类。一类是熔滴弥散法，即在细小熔滴中达到大凝固过冷度的方法，包括乳化法、熔滴水成冰(基底法和落管法等。另一类是在较大体积熔体中获得大的凝固过冷度的方法，包括玻璃体包裹法、二相区法和电磁悬浮熔化法等。

(四)快速凝固的一些应用

快速凝固技术运用于金属合金和金属非金属合金中。

1.快速凝固技术在不锈钢中的应用。几年来，由于我国经济飞速的发展，城市化程度的提高，对不锈钢的需求日益激增，不锈钢的铸造数量、质量也不断提高。类似现在大型城市的高楼大厦的建造构架，很多都应用了快速凝固技术铸造不锈钢。

快速凝固具有操作简单，工艺流程短，成本低等特点。通过快速凝固技术制备不锈钢产品，可以显著的改善其组织结构，提高其力学性能，通过技术研究更可以得到具有高效性能的新型材料。正因为快速凝固技术在不锈钢制造中有如此之好的发展前景，所以，不论是国外还是国内，都在加紧对其技术研发。

2.快速凝固技术在镁合金中的应用。因为镁合金具有质量轻、比强度和比刚强高。通过快速凝固铸造的镁合金更好的优化其特点，性能更加优越，机加工性能优良。在国外，已经将其技术运用到了汽车零件、航天器件甚至是人造器官上，至于航天方面，有很多的航天涡轮的铸造，就是运用快速凝固技术来得到具有高耐磨性、耐热性能的部件。3.除了以上的不锈钢，镁合金，快速凝固技术还运用于非平衡态新型金属材料的研究，例如快速凝固非晶态合金，快速凝固准晶态合金，快速凝固微晶合金材料，快速凝固金属纳米结构材料。快速凝固技术的研发与利用加快了世界工业的发展，给现代社会带来了很多的便利。

(五)结束语

目前关于快速凝固技术的研究着重于母合金熔融后分成微小的熔滴, 然后再通过冷的基体进行散热冷却, 所解决的是传热问题.。但从快速凝固的各种技术工艺现存的问题看, 解决这些问题时不能靠单一的方法, 它是一个系统工程, 应从合金本身、金属液的净化、外部强制 今后对它的研究主要是朝着综合技术制备大块体材料的冷却手段等方面同时采取措施才行。方向发展。总体来说, 快速凝固技术具有广泛的发展前途, 它对新型金属材料的研究开发起着重要的作用, 同时快速凝固技术本身还是存在着很多不完善之处, 还存在大量不足之处, 还有大量的研究工作需要更多研究者去做。快速凝固技术制备新型合金材料的工艺研究中所存在的问题还需要我们做进一步研究改进工作。

第三篇：材料成型论文-塑性成形新技术概况

塑性成形新技术概况

摘要：文章介绍了当前塑性成形加工中的微成形、超塑成型、柔性加工、半固态加工等各种新技术，并分别阐述了各新技术的相关概念、特点、发展趋势等。这些相关介绍及发展概况对理解塑性成形技术及推广和运用高新技术，推动塑性成形的进一步发展具有一定参考意义。

关键词：塑性成形；新技术；发展概况

The Overview About Plastic forming technology Abstract：The paper introduces all kinds of new technology such as Micro Molding ,Sup-erplastic Forming Technology ,Flexible Machining, Semi-Solid Processing in the plastic for-ming process nowadays and expounds the new technology’s related concepts ,characteristics , development tendency and so on.The related introduction and development situation has certain reference significance for understanding the plastic forming technology and promo-ting and using the advanced technology, promoting the further development of Plastic For-ming.Keywords: Plastic forming;The new technology;Development situation引言

塑性成形就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。塑性成形技术可分为板材成形和体积成形两大类。板材成形是使用成型设备通过模具对金属板料在室温下加压以获得所需形状和尺寸零件的成形方法，习惯上也称为冲压或冷冲压。板料成形可分为分离工序和成形工序。分离工序俗称冲裁，包括落料、冲孔、修边等。成形工序包括弯曲、拉伸、胀形、翻边等。体积成形是指对金属块料、棒料或厚板在高温或室温下进行成形加工的方法，主要包括锻造、轧制、挤压或拉拔等。

塑性成形技术具有高产、优质、低耗等显著特点，已成为当今先进制造技术的重要发展方向。据国际生产技术协会预测，到21世纪，机械制造工业零件粗加工的75%和精加工的50%都采用塑性成形的方式实现。工业部门的广泛需求为塑性成形新技术的发展提供了原动力

[1]和空前的机遇。塑性成形新技术

随着科学技术的迅速发展，通过与计算机的紧密结合，数控加工、激光成型、人工智能、材料科学和集成制造等一系列与塑性成形相关联的技术发展速度之快，学科领域交叉之广泛是过去任何时代无法比拟的，塑性成形新工艺和新设备不断地涌现，出现了高速高能成形、少无切削、超塑成型、柔性加工、半固态加工等多种塑性加工新技术。掌握塑性成形技术的现状和发展趋势，有助于及时研究、推广和应用高新技术，推动塑性成形技术的持续发展。

2.1 高速高能成形

高速高能成形是一种在极短时间内释放高能量而使金属变形的成形方法。

高速高能成形的历史可追溯到一百多年前。但由于成本太高及当时工业发展的局限，该工艺并未得到应用。随着航空及导弹技术的发展，高速高能成形方法才进入到实际应用。与常规成形方法相比，高速高能成形具有以下特点：

1)模具简单：仅需要凹模即可成形。可节省模具材料，缩短模具制造周期，降低模具成本。

2)零件精度高：成形时，零件以很高的速度贴模，在零件与模具之间发生很大的冲击力，这不但有利于提高零件的贴模性。而且可以有效地减少零件弹复现象。

3)表面质量好： 毛坯变形是在液体、气体等传力介质作用下实现(电磁成形则无需传力介质)。因此，毛坯表面不受损伤，而且可提高变形的均匀性。

4)可提高材料的塑性变形能力：与常规成形方法相比，高速高能成形可提高材料的塑性变形能力。因此，对于塑性差的难成形材料，高速高能成形是一种较理想的工艺方法。

5)利于采用复合工艺：用常规成形方法需多道工序才能成形的零件，采用高速高能成形方法可在一道工序中完成。因此，可以有效地缩短生产周期，降低成本。

2.2少无切削成形

机械制造中用精确成形方法制造零件的工艺，也称少无切屑加工。少无切削加工工艺包括精密锻造、冲压、精密铸造、粉末冶金、工程塑料的压塑和注塑等。

传统的生产工艺最终多应用切削加工方法来制造有精确的尺寸和形状要求的零件，生产过程中坯料质量的30％以上变成切屑。这不仅浪费大量的材料和能源，而且占用大量的机床和人力。采用精确成形工艺，工件不需要或只需要少量切削加工即可成为机械零件，可大大节约材料、设备和人力。

锻压少无切削的发展，使锻压加工突破了毛坯生产的范畴，能生产某些成品零件。锻压少无切削件除具有一般锻件的特点外，还具有材料消耗低，加工工序简化，节约加工工时，成本低等优点。近几年来出现的各种新型、专用的少无切削锻压设备，如多工位冷挤压机、嫩锻机、精冲压力机、特种轧机、精密锻轴机等，都具有生产率高、机械化自功化程度高等

[2]特点。

与传统工艺相比，少无切削加工具有显著的技术经济效益，能实现多种冷、热工艺综合交叉、多种材料复合选用，把材料与工艺有机地结合起来，是机械制造技术的一项突破。

2.3 超塑性成形

-2-4-1超塑性成形指金属或合金在特定条件下，即低的变形速(=10～10s)一定的变形温度

(约为熔点的一半)和均匀的细晶粒度(平均直径为0.2～5μm)，其相对伸长率δ超过100％以上的特性。例如钢可超过500％、纯钛超过300％、锌铝合金超过1000％。

超塑性状态下的金属在拉伸变形过程中不产生缩颈现象，也不会断裂，金属的变形应力可比常态下降低几倍至几十倍。因此，超塑性金属极易成形，可采用多种工艺方法制出复杂零件。

目前超塑成形技术最广泛的应用是与扩散连接技术组合而成的超塑成形/扩散连接组合工艺技术，利用金属材料在一个温度区间内兼具超塑性与扩散连接性的特点，一次成形出带有空间夹层结构的整体构件。按照成形构件初始毛坯数量不同可以分为单层、两层、三层及四层结构形式。采用超塑成形/扩散连接工艺成形的空心夹层结构零件具有成形性好、设计

[3]自由度大、成形精度高、没有回弹、无残应力、刚性大、周期短、减少零件数量等优点。

2.4 微成形

微成形指以塑性加工的方式生产至少在二维方向上尺寸处于亚毫米量级的零件或结构的工艺技术。

随着科技的提高，微型机电系统有了飞速的发展，而微成形技术是微型机电系统的灵魂，世界上各工业先进国家对微机械的研究重点都放在了微成形技术的研发上。到目前为止，涌现出了多种成熟的微成形技术，以德国为代表LIGA技术和以日本为代表的超精密机械家加工技术，此外还有高能束加工技术、微注塑成形技术、微粉末注射成形技术及微铸造技术等

[4]一些方兴未艾的微成形技术。

微成形技术主要源于电子工业的兴起，随着大规模集成电路制造技术和以计算机为代表的微电子工艺的发展，而且还来自技术的需要，例如医疗器械、传感器及电子器械的发展。

越来越多的电子元件、电器组件及计算机配件等相关零件开始采用这一工艺方法进行生产。随着制造领域中微型化趋势的不断发展，微型零件的需求量越来越大，特别是在微型机械和微型机电系统中。

微成形具有极高的生产效率、最小或零材料损失、最终产品优秀的力学性能和紧公差等特点，所以适合于近净成形或净成形产品的大批量生产。

2.5 内高压成形

内高压成形是近10 多年来迅速发展起来的一种成形方法，它是结构轻量化的一种成形方法。是以管材为毛坯在内压和轴向补料联合作用下将管材成形为所需形状的先进制造技术。内高压成形件实现以空心替代实心、以变截面取代等截面、以封闭截面取代焊接截面，比冲焊件的质量减少 15%~30%，且可大幅提高零件的刚度和疲劳强度。20 世纪 80 年代初，德国和美国的研究机构系统地开展了内高压成形基础理论、工艺及应用研究，并从 20 世纪

[5]90 年代中期开始在汽车工业领域大批量应用。

与传统的冲压焊接工艺相比，内高压成形具有以下优点：

(1)减轻质量，节约材料 对于空心轴类零件可以减轻40%～50%，有些件可达75%。

(2)减少零件和模具数量，降低模具费用 内高压件通常仅需要一套模具，而冲压件多需要多套模具

(3)可减少后续机械加工和组装焊接量 以散热器支架为例，散热面积增加43%，焊点由174个减少到20个，工序由13道减少到6道，生产率提高66%。

(4)提高强度与刚度，尤其疲劳强度 仍以散热器支架为例，垂直方向提高39%，水平方向提高50%。

(5)降低生产成本 根据统计，内高压件比冲压件平均降低成本15%～20%，模具费用降低20%～30%。

2.6 可变轮廓模具成形（柔性加工）

柔性制造技术也称柔性集成制造技术，是现代先进制造技术的统称。柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制造加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。

采用柔性制造技术的企业，平时能满足品种多变而批量很小的生产需求，战时能迅速扩大生产能力，而且产品质优价廉。柔性制造设备可在无需大量追加投资的条件下提供连续采

[6]用新技术、新工艺的能力，也不需要专门的设施，就可生产出特殊的军用产品。

对于小批量多品种板料件成形，例如舰艇侧面的弧形板、航空风洞收缩体板、飞机的蒙皮都是三维曲面，但批量很小甚至是单件生产，由于工件尺寸大，这样模具成本很高，何况即使模具加工完成，也有一个需要修模与调节的过程，因此用可变轮廓模具成形一直是塑性加工界及模具界的研究方向之一。

2.7 半固态成形

半固态成形是20世纪70年代发展起来的金属成形新技术，指对经过特殊处理的固体坯料加热，或在液态金属凝固过程中加以搅拌等处理而得到的具有非枝晶结构的固相、液相组织共存的半固态坯料进行成形加工，得到所需形状和性能的制品的加工方法。它主要包括半固态锻造、半固态挤压、半固态轧制、半固态压铸等工艺类型，在汽车、通讯、航空、航天、国防等领域得到了越来越广泛的应用，被称为21世纪新兴的金属制造关键技术之一。

从半固态自身发展看，研究不同制浆方法下的形核和长大机理、制浆过程的精确控制以及发展适合半固态成形的新型合金是该技术的主要发展方向； 从拓展半固态研究领域看，在近液相附近实现成分场和温度场的精确控制，将推动该项技术向高合金化金属的近终成形

[7]以及纯金属的晶粒细化的研究与应用方向发展。结束语

随着现代先进制造技术的发展，塑性成形将逐渐发展为高性能材料新材料与复杂结构特殊性的有机结合。21世纪最缺什么？——技术创新。由于新技术的应用和引导,塑性成形技术在国民经济中的作用愈来愈大，在一定程度上决定了我国机械制造业在21世纪的市场竞争能力，为此我们要有足够的认识并采取得力的措施。抓住机遇和挑战，推进新新技术的发展。

参考文献：

[1]李德群，塑性加工技术发展状况及趋势[J]，航空制造技术，2000，（3）

[2] 锻压少无切屑工艺发展概况[J]，华中工学院锻压教研室，1978，（3）

[3]邵杰，超塑成形/扩散连接：一种先进钣金轻量化制造技术[J]，中国航空报，2013，（9）

[4]潘豪，微成形技术的研究概述[J]，苏州高等职业技术学校，2013，（9）

[5]刘刚，内高压成形理论与技术的新进展[J]，中国有色金属学报，2011，（10）

[6]曹著明，浅谈柔性加工技术综合实训课程的开发[J]，北京电子科技职业学院，2011，（1）

[7]徐骏，半固态加工技术的最新进展[J]，哈尔滨理工大学学报，2013，（4）

第四篇：材料成型论文

山东华宇职业技术学院 高职毕业生毕业论文

课题名称

专业

班级

学号

姓名

材料成型方法的选择原则与依据

摘要： 工程材料除切削加工以外有各种成型方法，包括金属液态成型、金属塑性成形、材料连接成型、粉末冶金成型以及塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料成型及复合材料成型等。材料成型技术主要讲述金属材料成型和非金属材料成型，现对其进行详细论述。金属液态成型又称为铸造，是将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其冷却凝固后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件，即铸件的方法，它是成形毛坯或机器零件的重要方法之一。金属塑性成形昰利用金属材料所具有的塑性变形规律，在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸、精度和力学性能的零件或毛坯的加工方法。

关键词：材料成型、金属、非金属

材料成型方法概述

一 金属液态成形

金属材料在液态下成形，具有很多优点：（1）最适合铸造形状复杂、特别是复杂内腔的铸件。（2）适应性广，工艺灵活性大。（3）成本较低。但液态成形也有很多不足，如铸态组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能、特别是冲击性能低于塑形成行件；铸件涉及的工序很多，不易精确控制，铸件质量不稳定；由于目前仍以砂型铸造为主，自动化程度还不够高，工作环境较差；大多数铸件只是毛坯件，需经过切削加工才能成为零件。

砂型铸造是将熔融金属浇入砂质铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的铸造方法，是应用最为广泛的传统铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。砂型铸造的工艺过程称为造型。造型是砂型铸造最基本的工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。手工造型时，填砂、紧实和起模都用手工和手动完成。其优点是操作灵活、适应性强、工艺装备简单、生产准备时间短。但生产效率低、劳动强度大、铸件质量不易保证。故手工造型只适用于单件、小批量生产。机器造型生产率很高，是手工造型的数十倍，制造出的铸件尺寸精度高、表面粗糙度小、加工余量小，同时工人劳动条件大为改善。但机器造型需要造型机、模板以及特质砂箱等专用机器设备，一次性投资大，生产准备时间长，故适用于成批大量生产，且以中、小型铸件为主。

特种铸造包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、实型铸造、挤压铸造等。各种特种铸造方法均有其突出的特点和一定的局限性，对铸件结构也各有各自的特殊要求。

二、材料成形方法选择的依据

选择材料成形方法的主要依据有：

（一）零件类别、功能、使用要求及其结构、形状、尺寸、技术要求等根据零件类别、用途、功能、使用性能要求、结构形状与复杂程度、尺寸大小、技术要求等，可基本确定零件应选用的材料与成形方法。而且，通常是根据材料来选择成形方法。例如，机床床身，这类零件是各类机床的主体，且为非运动零件，它主要的功能是支承和连接机床的各个部件，以承受压力和弯曲应力为主，同时为了保证工作的稳定性，应有较好的刚度和减振性，机床床身一般又都是形状复杂、并带有内腔的零件。故在大多数情况下，机床床身选用灰铸铁件为毛坯，其成形工艺一般采用砂型铸造。

（二）零件的生产批量

选定成形方法应考虑零件的生产批量，通常是：单件小批量生产时，选用通用设备和工具、低精度低生产率的成形方法，这样，毛坯生产周期短，能节省生产准备时间和工艺装备的设计制造费用，虽然单件产品消耗的材料及工时多，但总成本较低，如铸件选用手工砂型铸造方法，锻件采用自由锻或胎模锻方法，焊接件以手工焊接为主，薄板零件则采用钣金钳工成形方法等；大批量生产时，应选用专用设备和工具，以及高精度、高生产率的成形方法，这样，毛坯生产率高、精度高，虽然专用工艺装置增加了费用，但材料的总消耗量和切削加工工时会大幅降低，总的成本也降低。如相应采用机器造型、模锻、埋弧自动焊或自动、半自动的气体保护焊以及板料冲压等成形方法。特别是大批量生产材料成本。

在一定条件下，生产批量还会影响毛坯材料和成形工艺的选择，如机床床身，大多情况下采用灰铸铁件为毛坯，但在单件生产条件下，由于其形状复杂，制造模样、造型、造芯等工序耗费材料和工时较多，经济上往往不合算，若采用焊接件，则可以大大缩短生产周期，降低生产成本（但焊接件的减振、减摩性不如灰铸铁件）。

（三）现有生产条件

在选择成形方法时，必须考虑企业的实际生产条件，如设备条件、技术水平、管理水平等。一般情况下，应在满足零件使用要求的前提下，充分利用现有生产条件。当采用现有条件不能满足产品生产要求时，也可考虑调整毛坯种类、成形方法，对设备进行适当的技术改造；或扩建厂房，更新设备，提高技术水平；或通过厂间协作解决。

如单件生产大、重型零件时，一般工厂往往不具备重型与专用设备，此时可采用板、型材焊接，或将大件分成几小块铸造、锻造或冲压，再采用铸-焊、锻-焊、冲-焊联合成形工艺拼成大件，这样不仅成本较低，而且一般工厂也可以生产。总结

本人作为一名学模具设计与制造的学生,通过对课本知识的学习和课外知识的掌握,认识到任何一种材料都必须通过一定的成型制造过程，制成制品后才具有使用价值。因此，材料成型工艺的选择是设计技术人员面对的重要问题，这项工作实际上在零件设计阶段便已开始。成型方法的选择是零件设计的重要内容，也是零件制造工艺

人员所关心的重要问题。不同结构与材料的零件需采用不同的成形加工方法，各种成形加工方法对不同零件的结构与材料有着不同的适应性，不同加工方法对材料性能与零件质量也会产生不同的影响。致 谢

本人经过两年的学习，运用所学的相关理论，结合自己的工作实践，提出了

本人不成熟的意见，完成了这篇文章。写作中，请教了一些专家和学者，与同事进行了交流，翻阅了有关资料，参考了本人实践过的一些实例。由于本人理论水平有限、写作时间有限、实践经验有限，故文章中存在不足，甚至错误在所难免，请评审老师予以指正。

该论文从选题、构思、初稿、修订到定稿，始终得到指导老师的帮助和指点，其在我这篇论文写作过程中，倾注了大量精力和心血，在此深表感谢！

参考文献

[1] 沈其文 材料成型基础[M] 武昌：华中理工大学出版社，1999

[2] 汪大年 金属塑性成形原理[M] 北京：机械工业出版社，1986

[3] 郑章耕 工程材料及热加工工艺基础[M] 重庆：重庆大学出版社，1997

[4] 房世荣 工程材料与金属工艺学[M] 北京：机械工业出版社1994

[5] 李魁盛 铸造工艺及原理[M] 北京：机械工业出版社，1989

[6] 扬慧智 工程材料及成型工艺基础[M] 北京：机械工业出版社，2000

第五篇：汽车新技术论文

淮安信息职业技术学院

选修课论文

汽车被动安全新技术

班 级 ****** 学 生 姓 名 ****

学 号 ******** 指 导 教 师 *****

二 ○ 一 二 年 六 月

摘要

汽车被动安全技术是指一旦事故发生时，保护车辆内部乘员及外部人员，使直接损失降到最小的技术。被动安全技术主要包括碰撞安全技术、碰撞后伤害减轻与防护技术等，尽管随着科学技术的发展，汽车主动安全技术在交通安全中起着越来越大的作用，但仍然不可避免发生意外情况。此时，汽车被动安全技术将是避免乘员伤亡的唯一保障。因此，汽车被动安全技术的开发研究仍将是汽车安全技术研究的热点之一。我国也应有计划、有步骤地发展现代汽车被动安全技术。

一．主动安全配置

主动安全配置主要是指发生撞击之前所做动的辅助装置，这些装置在车辆接近失控时便会开始启动，以各种方式介入驾驶的动作，希望能利用机械及电子装置，保持车辆的操控状态，全力让驾驶人能够恢复对于车辆的控制，避免车祸意外的发生。

防碰撞控制系统、ABS、VSC(车身稳定控制系统)、DSC（动态稳定控制）、ESP（车身电子稳定系统）等驾驶上的辅助装置等属于主动安全配置。被动安全系统是指在交通事故发生后尽量减小损伤的安全系统，包括对乘客和行人的保护。

被动安全装置是指在意外发生不可避免，车辆已经失控的状况之下，对于乘坐人员进行被动的保护作用，希望通过固定装置，让车内的乘员固定在安全的位置，并利用结构上的引导与溃缩，尽量吸收撞击的力量，最大限度确保车内乘员的安全。

主动头部保护系统、安全带、气囊、笼型车体结构等属于被动安全配置与设计。

二．欧洲新车安全评价体系NCAP 包括两个方面，正面和侧面碰撞。正面碰撞速度为64公里/小时，侧面碰 撞速度为50公里/小时。碰撞测试成绩则由星级（★）表示，共有五个星级，星级越高表示该车的碰撞安全性能越好。

近年来，增加了车辆对被撞行人的安全保护程度的测试，并将结果划分 为4个等级级：★★★★分数为28-36分，★★★分数为19-27分，★★分数 为10-18分，★分数为1-9分。

三．主动安全装置

1.防碰撞控制系统

1).系统组成

防碰撞控制系统主要由行车环境监测、防碰撞预测和车辆控制三部分组成。2).控制原理

该系统采用激光雷达在水平面上呈扇形快速扫描，提高激光束的能量密度，可延长激光扫描雷达的监测距离，消除因车辆颠簸引起的误差，并能监测弯道上的障碍物。

最小的激光扫描雷达监测范围（一般在120m以上）是由实际车距确定。该车间距是指在潮湿路面状况下，保证在后面车辆减速制动后，不致于碰撞到前面的暂停车辆的距离。

据路面状况（湿/干）、后面车速及相对车速，计算出“临界车间距离”，该值是根据路径估算方法确定的车间距离。判断安全/危险的方法，就是将实际测量的车间距离等于或小于临界车间距离时，自动制动控制系统启动。

2.防碰撞控制系统—预警系统

3.皇冠Majesta防碰撞系统

(1).毫米波雷达除根据到达障碍物的距离和方向，还通过处理摄像头拍摄到的图像来判断前方障碍物的大小。

(2).与凭借毫米波进行判断相比，在遭遇无法避开冲撞的情况时，可在比以前快0.2秒左右的时间内检测出这一情况。通过在较早时间内检测出存在冲撞危险，可在提前在接下来的安全操作方面尽早做出反应。

(3).如判断无法避开冲撞时，便会象以前一样，自动加大收紧安全带的力量以及对制动踏板的踏力

(4).皇冠Majesta在防冲撞系统方面，配备了配套使用毫米波雷达和CMOS摄像头的新式预防碰撞安全系统。

4.英菲尼迪防碰撞辅助概念系统

该系统利用毫米波雷达检测前方的障碍物：

(1).在能够通过方向盘操作等躲避障碍物的速度时，会进行警告制动；(2).在操作方向盘也无法回避碰撞时，则会自动进行紧急制动。

(3).当系统检测到前方障碍物并判断出需要驾驶员减速时，会通过显示信号与声音提醒驾驶员，促使驾驶员进行减速操作。此时，驾驶员可松开油门踏板，平稳减速制动。

(4).在驾驶员未利用方向盘及制动踏板进行躲避操作的情况下，当系统判断出存在发生追尾的可能性时，会自动实施制动。同时还会通过拉紧安全带来减少安全带的松弛余量，增强对乘员的束缚力。

员

四.被动安全装置

1.主动头部保护系统

当受到后方来车撞击时，最容易发生伤害的部位是颈椎。

乘员头颈保护系统，属于汽车被动安全装置，一般设置于前排座椅。当轿车受到后部的撞击时，头颈保护系统会迅速充气膨胀起来，其整个靠背都会随乘坐者一起后倾，乘坐者的整个背部和靠背安稳地贴近在一起，靠背则会后倾以最大限度地降低头部向前甩的力量，座椅的椅背和头枕会向后水平移动，使身体的上部和头部得到轻柔、均衡地支撑与保护，以减轻脊椎以及颈部所承受的冲击力，并防止头部向后甩所带来的伤害。(1)预紧式安全带

预紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。

预紧式安全带中起主要作用的卷收器与普通安全带不同，除了普通卷收器的收放织带功能外，还具有当车速发生急剧变化时，能够在0.1s左右加强对乘员的约束力，因此它还有控制装置和预拉紧装置。

(2)预紧式安全带 控制装置分有两种：

电子式控制装置、机械式控制装置。

预拉紧装置则有多种形式，常见的预拉紧装置是一种爆燃式的，由气体引发剂、气体发生剂、导管、活塞、绳索和驱动轮组成。

当汽车受到碰撞时预拉紧装置受到激发后，密封导管内底部的气体引发剂立即自燃，引爆同一密封导管内的气体发生剂，气体发生剂立即产生大量气体膨胀，迫使活塞向上移动拉动绳索，绳索带动驱动轮旋转号驱动轮使卷收器卷筒转动，织带被卷在卷筒上，使织带被回拉。最后，卷收器会紧急锁止织带，固定乘员身体，防止身体前倾避免与方向盘、仪表板和玻璃窗相碰撞（3）安全气囊

安全气囊主要由传感器、气体发生器、气囊系统等三部分组成，传感器的功能是检测、判断车体所经受的撞击信号，决定是否启动安全气囊；气体发生器的功能是在传感器的控制下根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀展开保护乘员；气囊一般装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50～90升，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。安全气囊所用的气体多是氮气或一氧化碳。

传统安全气囊的设计是在发生正面撞车事故时避免车内乘员的头部、颈部和胸部强烈撞击在仪表盘、方向盘或挡风玻璃上。在后面碰撞、翻车或大多数侧面碰撞的情况下，它不会被引发。随着技术的发展，安全气囊的保护范围将进一步扩大，从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人。开发出了侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等。同时，安全气囊已出现智能化，能识别乘员席有无乘员、有无逆向儿童座椅、乘员身材大小、重量，坐姿、是否佩带安全带等，并根据上述信息调整动作，以求最大限度地减少失误和保护乘员。

汽车的行人安全车采用了两种可以碰撞中对行人进行保护的新颖安全气囊。这两种气囊一是发动机罩气囊，一是前围安全气囊，两者配合使用可减少最常见的行人伤亡事故

2.高强度车身

强度车身HSB（High Strength Body）充分考虑了车辆安全性、轻量化以

及人性化保护等方面的要求。

在车辆发生侧面碰撞时，三层结构的侧围对整个车身结构起到了强大的支撑作用，为车内生存空间提供了保障

正面碰撞时，撞击力通过热成型钢板材质的保险杠支架向碰撞影响区结构分散，被纵梁吸收削弱后的碰撞能量继而被传递给同样由超高强度热成型钢板制成的脚部横梁、中央通道及门槛，这样就可以避免前排脚部区域在碰撞过程中的凸入危险。

五.轮胎气压自动监测系统（TPMS）

(1).轮胎气压对汽车行驶安全性的影响：

轮胎气压对汽车承载能力、制动性能、侧偏特性、高速性能均有影响。TPMS是汽车轮胎气压监测系统（Tire Pressure Monitoring System），主要用于汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时监测，对轮胎漏气和低压进行报警，以保障汽车行驶安全性。

(2).汽车轮胎气压自动监测系统的类型

间接式TPMS，它通过汽车ABS的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的，其缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超

过100 km/h的情况进行判断。

直接式TPMS，它利用安装在每一个轮胎里的锂离子电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上；监视器随时显示轮胎气压，驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统就会自动报警。

两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超过100 km/h的情况进行判断。

六.红外夜视系统

在夜间行驶的时间虽少但出事故的几率却很大，因为在黑暗中人们的视野受到了一定影响。车灯的照射距离和范围有限，无法保证使驾驶者对车灯照射范围以外的潜在危险获得足够的预警。随着汽车技术的飞速发展，让黑夜变成白昼，让夜间驾驶变得更轻松安全。

当在黑夜中驾驶时夜视系统提供了一种新的视觉方式。在司机借助灯光系统看不清前方路况之前，热感成像相机在黑夜中可以探测到车辆前方的人、动物和一些物体。热感相机另一项功能是将发生的图象增加亮度，然后将增亮的图象传送到控制中心显示，人和动物等目标都会变得更清晰。奥迪A8L的夜视辅助系统

奥迪A8L的夜视辅助系统，除了可以让驾驶者看清近光灯照不到的黑暗中的交通标牌、弯道、车辆、障碍物等会造成危险的事物，正确判断出前方道路的情况，还可以通过远红外热成像摄像头捕捉到车辆前方24度范围300米内的热源（包括人和动物），让驾驶者提前作出反应。

热成像摄像头装在全新奥迪A8L车头的进气格栅内，扑捉前方信息非常直接。当热源（人或者动物）出现在捕捉范围内时，系统会将拍摄到的热信号送交电脑处理，处理后的图像就会在仪表盘的显示器中显示出来，当行人有横穿车辆前方的意图时，系统会迅速做出判断并以红色突出显示，同时发出声音警告。

七．安全玻璃

汽车发生碰撞事故时风窗玻璃的性能如何，对高速行驶的汽车安全性影响较大。汽车安全玻璃一般具有足够大的变形余量和柔性，一方面可保证正常状况下良好的视觉效果；另一方面既能防止碰撞时乘员从窗中飞出，又不致对其头、颈部位造成较严重伤害。安全玻璃可分为强化玻璃和夹层玻璃