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論文摘要:世界各國(guó)的企業(yè)年金營(yíng)運(yùn)模式,可以大致劃分成直接承付模式、保險(xiǎn)合同模式、基金會(huì)模式以及養(yǎng)老信托模式四大類(lèi)。不同類(lèi)型模式實(shí)際上正是適應(yīng)了不同層次經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的客觀要求,才表現(xiàn)出各具特色的活力。只要這些模式能夠互相配合,就能夠共同支律起補(bǔ)充養(yǎng)老保津的大任。因此,對(duì)企業(yè)年金運(yùn)管模式優(yōu)劣的最終選擇權(quán)應(yīng)該當(dāng)之無(wú)愧地屬于市場(chǎng)。
一、直接承付模式
直接承付模式是企業(yè)直接向本企業(yè)退休職工支付養(yǎng)老金。這種模式中的養(yǎng)老金可以由企業(yè)事先積累一筆基金支付,也可以由企業(yè)從當(dāng)期利潤(rùn)中支付。采取直接承付模式的多是一些大型企業(yè)和行業(yè),其目的在于更直接地控制和使用基金,因?yàn)槠髽I(yè)年金基金的大部分將投資于本企業(yè)的股票。該種模式下,企業(yè)一般通過(guò)內(nèi)部的資金管理和會(huì)計(jì)部門(mén)負(fù)責(zé)企業(yè)年金基金的管理,而象實(shí)際操作中精算、法律與投資管理等涉及到較強(qiáng)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的工作往往委托給相應(yīng)的專(zhuān)家或金融機(jī)構(gòu)來(lái)完成。采用這種模式的企業(yè)依然可以將企業(yè)年金計(jì)劃設(shè)計(jì)成DC和DB型兩種。由于參加計(jì)劃的人員局限于本企業(yè),受益人相對(duì)固定,而且受益人只有達(dá)到規(guī)定的退休年齡才能領(lǐng)取養(yǎng)老金,養(yǎng)老基金的投資運(yùn)營(yíng)時(shí)間穩(wěn)定。因此,從運(yùn)作原理上,該模式類(lèi)似于私募基金。
二、保險(xiǎn)合同模式
保險(xiǎn)合同模式是指企業(yè)通過(guò)與商業(yè)保險(xiǎn)公司簽定“團(tuán)體保險(xiǎn)合同”,將企業(yè)和個(gè)人資產(chǎn)以繳費(fèi)的形式轉(zhuǎn)移到保險(xiǎn)公司,從而取得保險(xiǎn)公司養(yǎng)老保障承諾的一種形式。在團(tuán)體年金保險(xiǎn)中,企業(yè)以團(tuán)體投保的形式向商業(yè)保險(xiǎn)公司購(gòu)買(mǎi)年金保險(xiǎn),形式較為靈活。作為投保人的團(tuán)體組織,可以是機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位,也可以是獨(dú)立核算的社會(huì)團(tuán)體。被保險(xiǎn)人往往是團(tuán)體指定的在職人員,不僅包括單位正式職工,還可以包括臨時(shí)工等其他人員。由于采用集體參保的方式,團(tuán)體年金保險(xiǎn)的承保成本低,較大規(guī)模的團(tuán)體年金保險(xiǎn)還可以通過(guò)參保人員和保險(xiǎn)公司的協(xié)商機(jī)制靈活地制定合同條款。
三、基金會(huì)模式
基金會(huì)在大陸法系中的地位屬于財(cái)團(tuán)法人,財(cái)團(tuán)法戈與社團(tuán)法人相對(duì)應(yīng),指法律上為特定目的財(cái)產(chǎn)集合賦予民事權(quán)利能力而形成的法人,財(cái)團(tuán)法人制度主要規(guī)定在民法典中。由于大陸法系與英美法系在物權(quán)概念上的分歧,后者并沒(méi)有完全對(duì)等的法律概念,類(lèi)似的概念是所謂的公益信托。我國(guó)民法上并無(wú)財(cái)團(tuán)法人的位置,只有企業(yè)、機(jī)關(guān)、事業(yè)單位和社會(huì)團(tuán)體法人四種。一般而言,財(cái)團(tuán)法人比信托制度更具有組織性,尤其對(duì)規(guī)模較大、具有持久性的公益事業(yè),更為有利?;饡?huì)的治理模式主要包括以下兩個(gè)原則:一是獨(dú)立運(yùn)作原則,基金會(huì)的剩余索取權(quán)與控制權(quán)分離,基金會(huì)僅享有在規(guī)定范圍內(nèi)的剩余控制權(quán);二是社會(huì)監(jiān)督原則。
四、養(yǎng)老信托模式
該模式建立在金融信托法律關(guān)系基礎(chǔ)之上,根據(jù)英美法系國(guó)家信托法有關(guān)規(guī)定,養(yǎng)老基金作為受托財(cái)產(chǎn),具有獨(dú)立性與穩(wěn)定性,形成一個(gè)獨(dú)立的財(cái)產(chǎn)實(shí)體。其獨(dú)立性主要表現(xiàn)為三個(gè)“不可追及性”,一是信托財(cái)產(chǎn)與委托人其他財(cái)產(chǎn)相區(qū)別,委托人過(guò)失“不可追及”信托財(cái)產(chǎn)。一旦信托合法設(shè)立,委托人死亡或被依法解散、撤消、宜告破產(chǎn)時(shí),如果委托人和受益人不是同一人,則信托繼續(xù)存續(xù),委托人是唯一受益人時(shí),信托才終止。二是信托財(cái)產(chǎn)與受托人的財(cái)產(chǎn)相區(qū)別,受托人過(guò)失“不可追及”信托財(cái)產(chǎn)。受托人死亡或依法解散、撤消、被宜告破產(chǎn)而終止時(shí),信托財(cái)產(chǎn)不屬于其遺產(chǎn)或清算財(cái)產(chǎn),不承擔(dān)民事責(zé)任。三是信托財(cái)產(chǎn)與屬于受益人的財(cái)產(chǎn)相區(qū)別,受益人過(guò)失“不可追及”信托財(cái)產(chǎn)。
五、幾種模式的綜合比較
面對(duì)紛繁復(fù)雜的企業(yè)年金營(yíng)運(yùn)模式選擇,我們很難簡(jiǎn)單地得出哪種模式最優(yōu)的結(jié)論。企業(yè)年金作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)中一項(xiàng)重要的制度安排,并不是孤立存在于真空中的抽象的經(jīng)濟(jì)機(jī)制。實(shí)際上,各種企業(yè)年金營(yíng)運(yùn)模式都只能根植在特定的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化土壤,反映一定的歷史文化存在,同時(shí)又與其存在緊密的關(guān)聯(lián),在關(guān)聯(lián)與互動(dòng)中演化出千姿百態(tài)的具體的年金計(jì)劃形式。
但是,如果把這些不同的模式放在具體的尺度下考察,還是可以看到它們?cè)谶@些指標(biāo)下所表現(xiàn)出來(lái)的差異性。我們選擇的尺度是:對(duì)計(jì)劃受益人利益的保護(hù);同資本市場(chǎng)發(fā)展的互動(dòng)關(guān)系;計(jì)劃運(yùn)營(yíng)的交易成本等。
1.對(duì)計(jì)劃受益人利益的保護(hù)
比較以上幾種運(yùn)營(yíng)模式,對(duì)企業(yè)年金計(jì)劃受益人利益保護(hù)最完善的當(dāng)屬于養(yǎng)老信托模式和基金會(huì)模式。在兩種模式中,都確立了企業(yè)年金基金同雇主財(cái)產(chǎn)以及受托人自有財(cái)產(chǎn)相分離的原則,企業(yè)年金基金的獨(dú)立性使得其有效地隔離了破產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。尤其在養(yǎng)老信托模式下,在信托法律關(guān)系發(fā)達(dá)的國(guó)家,企業(yè)年金受托人與委托人之間,年金管理機(jī)構(gòu),專(zhuān)業(yè)投資機(jī)構(gòu),基金托管人以及各種中介組織之間,通過(guò)信托和合同法律關(guān)系加以規(guī)范與約束,各主體之間也有相互監(jiān)督的職責(zé)。 相比之下,保險(xiǎn)合同模式和直接承付模式下,企業(yè)或雇主的行為容易損害計(jì)劃受益人的利益,對(duì)計(jì)劃受益人的利益保護(hù)機(jī)制相對(duì)較弱。在保險(xiǎn)合同模式下企業(yè)以購(gòu)買(mǎi)團(tuán)體險(xiǎn)的方式將企業(yè)資產(chǎn)轉(zhuǎn)移到保險(xiǎn)公司,實(shí)際上保險(xiǎn)公司和企業(yè)之間發(fā)生的是一種交易關(guān)系,企業(yè)得到的是以合同方式為法律憑證的收益承諾,保險(xiǎn)公司得到的是實(shí)實(shí)在在的可以運(yùn)用的資產(chǎn),盡管從保險(xiǎn)公司的內(nèi)部管理來(lái)看,保險(xiǎn)公司將企業(yè)投保保費(fèi)看成是必須到期償還的一種負(fù)債,但保險(xiǎn)公司已經(jīng)取得了對(duì)這部分資產(chǎn)的處置權(quán)和支配權(quán)。保險(xiǎn)公司實(shí)際上承擔(dān)了賬戶管理、投資管理、資產(chǎn)保全等主要服務(wù)功能,并且完全依靠保險(xiǎn)公司通過(guò)內(nèi)控制度建設(shè)來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理,管理方容易出現(xiàn)道德風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn),出現(xiàn)違約或難以履約的可能性,最終導(dǎo)致計(jì)劃受益人的利益得不到有效保護(hù)。直接承付模式中,由于企業(yè)年金基金無(wú)法同企業(yè)的自有資金相獨(dú)立,擠占挪用基金資產(chǎn)就無(wú)法在制度上加以防范,同時(shí),對(duì)基金資產(chǎn)的信息披露和有效監(jiān)督都不夠充分,其基金的安全性要更差一些。
2.同資本市場(chǎng)發(fā)展的互動(dòng)關(guān)系
綜合各個(gè)國(guó)家企業(yè)年金發(fā)展的歷史,養(yǎng)老信托模式對(duì)資本市場(chǎng)的發(fā)展具有較大催生和刺激作用。首先,信托財(cái)產(chǎn)的權(quán)利主體與利益主體相分離,強(qiáng)調(diào)受益人利益的保護(hù),有利于完善投資領(lǐng)域相關(guān)的法律法規(guī),在資本市場(chǎng)形成一股強(qiáng)大的群體監(jiān)督力量。其次,在信托模式中,形成了以受托人為核心,各金融機(jī)構(gòu)相互制衡的治理結(jié)構(gòu),受托人可以根據(jù)金融機(jī)構(gòu)的效率和業(yè)績(jī)遴選業(yè)務(wù)“外包”對(duì)象,從而有利于建立競(jìng)爭(zhēng)性的金融市場(chǎng)。第三,信托型制度可以極大地刺激新型金融產(chǎn)品誕生和新興金融機(jī)構(gòu)的發(fā)展。這是因?yàn)樵谫Y本市場(chǎng)與企業(yè)年金之間必然出現(xiàn)有效率的金融服務(wù)供應(yīng)商,而后者必然將前二者緊密地聯(lián)系在一起,使之息息相依。
3.計(jì)劃運(yùn)營(yíng)的交易成本
毫無(wú)疑問(wèn),養(yǎng)老信托模式下的法律關(guān)系最為復(fù)雜,層層的委托關(guān)系下對(duì)資本市場(chǎng)的成熟完善程度和法律體系的完備程度要求較高,故此,該模式的交易成本是最高的。
六、中國(guó)企業(yè)年金營(yíng)運(yùn)模式選擇
勞動(dòng)社會(huì)保障部頒布的《企業(yè)年金試行辦法》第十條規(guī)定“企業(yè)年金基金實(shí)行完全積累,采用個(gè)人帳戶方式進(jìn)行管理”。第十五條規(guī)定“建立企業(yè)年金的企業(yè),應(yīng)當(dāng)確定企業(yè)年金受托人(以下簡(jiǎn)稱受托人),受托管理企業(yè)年金。受托人可以是企業(yè)成立的企業(yè)年金理事會(huì),也可以是符合國(guó)家規(guī)定的法人受托機(jī)構(gòu)”。第十九條規(guī)定“受托人可以委托具有資格的企業(yè)年金帳戶管理機(jī)構(gòu)作為帳戶管理人,負(fù)責(zé)管理企業(yè)年金帳戶;可以委托具有資格的投資運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)作為投資管理人,負(fù)責(zé)企業(yè)年金基金的投資運(yùn)營(yíng)。受托人應(yīng)當(dāng)選擇具有資格的商業(yè)銀行或?qū)I(yè)托管機(jī)構(gòu)作為托管人,負(fù)責(zé)托管企業(yè)年金基金。受托人與帳戶管理人、投資管理人和托管人確定委托關(guān)系,應(yīng)當(dāng)簽訂書(shū)面合同”。以上三條規(guī)定實(shí)際上確定了中國(guó)企業(yè)年金的主流模式是目前世界上最為流行的養(yǎng)老信托模式。
關(guān)鍵詞:金融租賃;融資租賃;巴塞爾協(xié)議Ⅲ;風(fēng)險(xiǎn)管理;盈利模式
中圖分類(lèi)號(hào):F832.49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-1428(2011)08-0043-05
按銀監(jiān)會(huì)要求,我國(guó)將從2012年1月1日開(kāi)始施行新監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn),按系統(tǒng)重要性銀行和非系統(tǒng)重要性銀行分類(lèi),流動(dòng)性要求、資本充足率要求和損失準(zhǔn)備要求等多項(xiàng)要求將分別于2013年至2016年陸續(xù)達(dá)標(biāo)。這表明,金融租賃公司參與實(shí)施新監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)已是箭在弦上,從明年(2012年)起的兩到三年時(shí)間將成為各家金融租賃公司實(shí)施巴塞爾協(xié)議Ⅲ的關(guān)鍵階段。
一、巴塞爾協(xié)議Ⅲ對(duì)金融租賃業(yè)的影響
驅(qū)動(dòng)金融租賃業(yè)未來(lái)轉(zhuǎn)型與發(fā)展的最主要的因素之一是新的監(jiān)管法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。巴塞爾協(xié)議Ⅲ確立了微觀審慎和宏觀審慎相結(jié)合的金融監(jiān)管新模式,大幅度提高了商業(yè)銀行的資本監(jiān)管要求,致力于建立全球一致的流動(dòng)性監(jiān)管量化標(biāo)準(zhǔn),將對(duì)銀行業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式、銀行體系穩(wěn)健性乃至宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。金融租賃公司作為商業(yè)銀行的全資或合資子公司,也將受到協(xié)議多方面的影響和沖擊,概括而言,包括以下多個(gè)方面。
1、金融租賃公司高杠桿擴(kuò)張時(shí)代一去不返。
自2008年銀監(jiān)會(huì)恢復(fù)審批金融租賃公司以來(lái),三年時(shí)間里,我國(guó)金融租賃公司的業(yè)務(wù)規(guī)模走過(guò)了幾何級(jí)的擴(kuò)張路徑。截至2011年一季度末,金融租賃公司租賃資產(chǎn)規(guī)模已逾3500億元,三年間增長(zhǎng)10倍以上,若干企業(yè)的資本充足率已經(jīng)接近監(jiān)管允許的最低水平(8%),更多企業(yè)的資本充足率在10%上下徘徊。由于接近杠桿率擴(kuò)張極限,在考量大單租賃業(yè)務(wù)時(shí)已現(xiàn)首尾不能兼顧??疾旖瓿闪⒌慕鹑谧赓U公司,沖業(yè)務(wù)規(guī)模、占市場(chǎng)份額、爭(zhēng)行業(yè)話語(yǔ)權(quán),成為部分金融租賃公司的發(fā)展模式。
巴塞爾協(xié)議Ⅲ自2012年起施行,將逐步為金融租賃公司高杠桿擴(kuò)張的時(shí)代劃上句號(hào)。新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后,正常條件下系統(tǒng)重要性銀行和非系統(tǒng)重要性銀行的資本充足率分別不低于11.5%和10.5%。需要與股東銀行風(fēng)險(xiǎn)和財(cái)務(wù)并表的金融租賃公司,將按股東要求按此執(zhí)行。舉例而言,如果某一家新成立的由大型銀行設(shè)立的金融租賃公司實(shí)收資本20億元,按現(xiàn)行杠桿要求,理論上可擴(kuò)張租賃業(yè)務(wù),把規(guī)模做到約250億元;而按新標(biāo)準(zhǔn),只能擴(kuò)張到約173億元;如不補(bǔ)充資本金,業(yè)務(wù)規(guī)模需壓縮77億元;如維持原規(guī)模,要補(bǔ)充資本金9億元。無(wú)疑,無(wú)論哪一種方案,在財(cái)務(wù)上均會(huì)對(duì)公司構(gòu)成可觀的壓力。因此,原一部分金融租賃公司側(cè)重外延式規(guī)模擴(kuò)張、輕視內(nèi)涵式提升盈利能力的增長(zhǎng)模式在新標(biāo)準(zhǔn)下行不通了,金融租賃公司的增長(zhǎng)方式將迎來(lái)轉(zhuǎn)折。
2、租賃業(yè)“類(lèi)信貸”業(yè)務(wù)模式將會(huì)無(wú)利可圖。
過(guò)去兩到三年中,部分金融租賃公司之所以能實(shí)現(xiàn)高杠桿率條件下的高速擴(kuò)張,相當(dāng)重要的原因在于“類(lèi)信貸”租賃業(yè)務(wù)提供的支撐。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)保守估計(jì),金融租賃公司的業(yè)務(wù)中,經(jīng)營(yíng)性租賃合同額約占10%,融資性租賃約占90%;在融資性租賃業(yè)務(wù)中,直租賃業(yè)務(wù)不足10%,回租賃業(yè)務(wù)占90%以上。經(jīng)營(yíng)租賃和直租比例遠(yuǎn)低于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家租賃市場(chǎng)中的相應(yīng)比例,而這些占比比較低的業(yè)務(wù)又是收益率比較高的品種。我國(guó)部分金融租賃公司的回租業(yè)務(wù)中,又有相當(dāng)大的比例是由“類(lèi)信貸”租賃業(yè)務(wù)構(gòu)成的。即租賃交易僅構(gòu)成完成融資交易所需的結(jié)構(gòu)性要素,真實(shí)交易的擔(dān)保手段、定價(jià)水平和風(fēng)險(xiǎn)管理均接近于抵押貸款。金融租賃業(yè)近年的高杠桿擴(kuò)張,在相當(dāng)大的程度上正是因襲了“類(lèi)信貸”、“二銀行”的業(yè)務(wù)模式。
金融租賃公司之所以能對(duì)“類(lèi)信貸”租賃業(yè)務(wù)提供的高杠桿樂(lè)此不疲,部分因素在于在目前的監(jiān)管規(guī)定下此類(lèi)模式仍有利可圖。這之中關(guān)鍵一點(diǎn)在于目前正常類(lèi)資產(chǎn)的撥備率為1%,對(duì)金融租賃公司的定價(jià)水平壓力有限。巴塞爾協(xié)議Ⅲ要求建立貸款撥備率和撥備覆蓋率監(jiān)管新標(biāo)準(zhǔn):貸款撥備率(貸款損失準(zhǔn)備占貸款的比例)不低于2.5%,撥備覆蓋率(貸款損失準(zhǔn)備占不良貸款的比例)不低于150%,并且兩者將按孰高的原則執(zhí)行。這意味著,如果繼續(xù)側(cè)重“類(lèi)信貸”業(yè)務(wù),維持“類(lèi)信貸”租賃業(yè)務(wù)定價(jià)水平,走外延式擴(kuò)張的道路,這一類(lèi)金融租賃公司將會(huì)無(wú)利可圖,以至進(jìn)入財(cái)務(wù)虧損。
3、金融租賃公司的監(jiān)管套利沖動(dòng)將受更多抑制。
如以上兩點(diǎn)分析,部分金融租賃公司一方面辦理了大量的“類(lèi)信貸”租賃業(yè)務(wù),另一方面又能在銀行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)趨于白熱化的態(tài)勢(shì)下,以高杠桿率基本達(dá)到市場(chǎng)出清的業(yè)務(wù)規(guī)模,這意味著此類(lèi)金融租賃公司提供的金融產(chǎn)品與傳統(tǒng)銀行信貸產(chǎn)品之間仍存在差異化。但是,這種差異化未必是正面的,即并不意味著金融租賃公司所提供的差異化租賃業(yè)務(wù)服務(wù)全是由于其體現(xiàn)了融資租賃業(yè)務(wù)配置金融資源更有效率的一個(gè)側(cè)面,如減輕信息不對(duì)稱性、降低非必要交易成本、改善財(cái)務(wù)報(bào)表、提供稅務(wù)優(yōu)化、以融物形式達(dá)成融資等等融資租賃的優(yōu)勢(shì)方面。不可忽視的是,一部分由金融租賃公司提供的差異化服務(wù)源于其相對(duì)于受到更嚴(yán)密監(jiān)管的傳統(tǒng)商業(yè)銀行更易于進(jìn)行監(jiān)管套利,利用交易結(jié)構(gòu)繞過(guò)行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、業(yè)務(wù)種類(lèi)等種種政策限制。例如,對(duì)于一項(xiàng)水泥生產(chǎn)企業(yè)項(xiàng)目,或一項(xiàng)地方政府平臺(tái)融資項(xiàng)目,或一項(xiàng)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)項(xiàng)目,在由于監(jiān)管政策限制難以從銀行系統(tǒng)獲得足夠貸款的情況下,就有可能通過(guò)金融租賃公司“曲線運(yùn)作”,把某種設(shè)備包裝成為可以售后回租的資產(chǎn),為企業(yè)提供類(lèi)信貸租賃,通過(guò)監(jiān)管套利獲取具有較高風(fēng)險(xiǎn)的收益。今年(2011年)以來(lái),隨著中央銀行對(duì)商業(yè)銀行信貸投放總量和節(jié)奏的規(guī)范管理,“規(guī)模”漸漸成為資金市場(chǎng)上的稀缺資源,部分金融租賃公司的監(jiān)管套利行為又平添了“繞規(guī)模”因素。
針對(duì)此類(lèi)監(jiān)管套利,巴塞爾新標(biāo)準(zhǔn)要求,監(jiān)管將進(jìn)一步提升現(xiàn)場(chǎng)檢查能力。督促銀行加強(qiáng)公司治理和風(fēng)險(xiǎn)管理,防止和糾正不安全、不穩(wěn)健的經(jīng)營(yíng)行為;并建立動(dòng)態(tài)調(diào)整貸款損失準(zhǔn)備制度。監(jiān)管部門(mén)將根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不同階段、銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)貸款質(zhì)量差異和盈利狀況的不同,對(duì)貸款損失準(zhǔn)備監(jiān)管要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)化和差異化調(diào)整。這些舉措意味著未來(lái)監(jiān)管當(dāng)局將致力于發(fā)展對(duì)于各類(lèi)違規(guī)經(jīng)營(yíng)行為的打擊力量,通過(guò)差別化的監(jiān)管手段規(guī)范金融機(jī)構(gòu)的經(jīng)營(yíng)方式,全面提高銀行業(yè)經(jīng)營(yíng)穩(wěn)健性,金融租賃企業(yè)的監(jiān)管套利沖動(dòng)也將隨之受到抑制。
4、金融租賃公司將更多貫徹股東銀行設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)偏好。
要有效抑制金融租賃公司內(nèi)在的監(jiān)管套利沖動(dòng)。
只有監(jiān)管當(dāng)局自身的努力仍是不足的。對(duì)此,股東銀行要承擔(dān)起責(zé)無(wú)旁貸的責(zé)任。當(dāng)金融租賃公司從母行(以董事會(huì)決議形式)取得的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)僅僅是租賃業(yè)務(wù)規(guī)模、市場(chǎng)占有率、業(yè)務(wù)增長(zhǎng)率、資產(chǎn)回報(bào)率、資本報(bào)酬率、利潤(rùn)總量、人均利潤(rùn)等指標(biāo)時(shí),金融租賃公司內(nèi)部的高管層與決策部門(mén)就會(huì)以是否完成這些指標(biāo)為標(biāo)尺,有可能忽視子公司的風(fēng)險(xiǎn)偏好是否與集團(tuán)整體保持一致,決策過(guò)程和執(zhí)行過(guò)程自身是否符合風(fēng)險(xiǎn)控制機(jī)制的預(yù)設(shè)條件。因此,如果股東銀行忽視風(fēng)險(xiǎn)層面的并表管理,僅僅運(yùn)用下任務(wù)、定指標(biāo)的手段管理,有可能助長(zhǎng)租賃公司“類(lèi)信貸”租賃或是監(jiān)管套利行為。
針對(duì)此類(lèi)現(xiàn)象,巴塞爾協(xié)議Ⅲ高度重視銀行業(yè)集團(tuán)層面的并表風(fēng)險(xiǎn)治理監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn),包括集團(tuán)層面的風(fēng)險(xiǎn)偏好設(shè)定、統(tǒng)一的風(fēng)險(xiǎn)管理政策、集團(tuán)內(nèi)部交易等。新標(biāo)準(zhǔn)還將強(qiáng)化持續(xù)監(jiān)管,賦予監(jiān)管人員更廣泛的權(quán)力,加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)重要性銀行決策過(guò)程、執(zhí)行過(guò)程的監(jiān)管,盡早識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)并采取干預(yù)措施;豐富和擴(kuò)展非現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管體系,完善風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管評(píng)估框架,及時(shí)預(yù)警、有效識(shí)別并快速處置風(fēng)險(xiǎn)。這一制度安排下,股東銀行將會(huì)連同業(yè)務(wù)指標(biāo),把集團(tuán)風(fēng)險(xiǎn)偏好貫徹到下設(shè)金融租賃公司的日常經(jīng)營(yíng)中。在風(fēng)險(xiǎn)并表和風(fēng)險(xiǎn)偏好層面,對(duì)下設(shè)金融租賃公司的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)做到了如指掌,從機(jī)制和技術(shù)層面打消或約束金融租賃公司的監(jiān)管套利沖動(dòng)。
5、金融租賃公司有條件或可從股東銀行融資。
要讓金融租賃公司充分貫徹股東銀行設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)偏好,除了“控”之外,還要“扶”。一方面,股東銀行通過(guò)組織、機(jī)制、技術(shù)等層面嚴(yán)格管理子公司,另一方面,須從經(jīng)營(yíng)上扶助租賃子公司,創(chuàng)造貫徹股東意志的必要條件。在監(jiān)管要求上,我國(guó)金融租賃公司(即“銀行系租賃公司”)與國(guó)外銀行系租賃公司有一個(gè)細(xì)微但重要的差別:我國(guó)金融租賃公司不得吸收銀行股東的存款。然而,從母行獲取資金支持恰是國(guó)外銀行系租賃公司與非銀行系租賃公司相比的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)??梢杂辛Φ卮龠M(jìn)金融租賃公司的流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)管理水平。
巴塞爾協(xié)議Ⅲ對(duì)流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)管理能力高度重視,要求成員國(guó)建立多維度的流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系,建立流動(dòng)性覆蓋率、凈穩(wěn)定融資比例、流動(dòng)性比例等多個(gè)流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管和監(jiān)測(cè)指標(biāo),其中流動(dòng)性覆蓋率、凈穩(wěn)定融資比例均不得低于100%。雖然是非存款機(jī)構(gòu),但這些指標(biāo)的核心部分對(duì)于一家大中型的金融租賃公司同樣適用。
租賃公司的租賃期限基本上都在五年以上,負(fù)債絕大部分是一年以內(nèi)的短期貸款,有效的流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)管理是金融租賃業(yè)持續(xù)的課題。與從同業(yè)市場(chǎng)拆借相比,從母行獲得的資金不僅僅價(jià)格更為優(yōu)惠,而且價(jià)格穩(wěn)定、可預(yù)期性強(qiáng),可以有力分散流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)。從我國(guó)金融租賃公司業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)中的資金需要及母體銀行可提供的幫助來(lái)看,逐步放開(kāi)要求、有條件允許符合條件的金融租賃公司試點(diǎn)從股東銀行融資,將成為提升金融租賃公司風(fēng)險(xiǎn)偏好貫徹能力、降低行業(yè)流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)的一項(xiàng)積極舉措。
6、金融租賃公司吃“監(jiān)管大鍋飯”的時(shí)代結(jié)束。
目前,各家金融租賃公司面對(duì)的是基本相同的監(jiān)管要求:相同的資本充足率要求,相同的融資渠道要求,相同的數(shù)據(jù)上報(bào)頻率和顆粒度要求,可以稱之是吃“監(jiān)管大鍋飯”。在新標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)下,這一狀態(tài)也將一去不復(fù)返。新標(biāo)準(zhǔn)要求,監(jiān)管資源作為一種寶貴的稀缺資源,要進(jìn)行最優(yōu)配置和使用,發(fā)揮最佳效力。
巴塞爾協(xié)議Ⅲ對(duì)金融機(jī)構(gòu)的監(jiān)管理念高度重視“分門(mén)別類(lèi)”監(jiān)管,未來(lái)的監(jiān)管形式有可能如同“中醫(yī)坐堂”,對(duì)各家機(jī)構(gòu)真正“對(duì)癥下藥”。新標(biāo)準(zhǔn)的資本充足率要求設(shè)立了三個(gè)層次:系統(tǒng)重要性銀行要面臨增加的附加資本要求,中國(guó)銀監(jiān)會(huì)暫定其為1%。因此,將來(lái)金融租賃公司將按股東銀行性質(zhì),分為“系統(tǒng)重要性銀行下屬金融租賃公司”及其他,按不同的并表要求,執(zhí)行不同的資本充足率要求。新標(biāo)準(zhǔn)明確了三個(gè)最低資本充足率要求,包括核心一級(jí)資本充足率、一級(jí)資本充足率和資本充足率,分別不低于5%、6%和8%,并且引入逆周期資本監(jiān)管框架,包括2,5%的留存超額資本和0到2.5%的逆周期超額資本,若出現(xiàn)系統(tǒng)性的信貸過(guò)快增長(zhǎng),商業(yè)銀行需計(jì)提逆周期超額資本。凡此種種,監(jiān)管當(dāng)局都有充分的可操作空間,對(duì)不同機(jī)構(gòu)施行不同要求。此外,監(jiān)管當(dāng)局對(duì)于其他監(jiān)管核心指標(biāo)的要求也會(huì)同樣視各家金融租賃公司情況量體裁衣。不再一刀切,例如根據(jù)資產(chǎn)質(zhì)量和盈利能力,適度調(diào)整貸款損失準(zhǔn)備要求。
除監(jiān)管指標(biāo)不同要求外,監(jiān)管當(dāng)局對(duì)于數(shù)據(jù)上報(bào)的頻率、范圍和顆粒度等方面也都可針對(duì)金融租賃公司的不同情況提出政策和要求,把各公司劃分為三六九等,根據(jù)口味輕重“分灶吃飯”。
二、金融租賃業(yè)應(yīng)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的策略
在巴塞爾協(xié)議Ⅲ細(xì)密綿長(zhǎng)的藥效下,金融租賃公司高杠桿時(shí)代結(jié)束、“類(lèi)信貸”業(yè)務(wù)無(wú)利可圖、監(jiān)管套利沖動(dòng)受到抑制。同時(shí)又要貫徹股東銀行的風(fēng)險(xiǎn)偏好,并在“明察秋毫”的監(jiān)管層和股東面前交出令人滿意的答卷,應(yīng)對(duì)策略何在?答案恐怕還是在于要發(fā)揮融資租賃業(yè)的行業(yè)特色與自身優(yōu)勢(shì),從業(yè)務(wù)模式、市場(chǎng)領(lǐng)域、人才建設(shè)和信息系統(tǒng)等多個(gè)方面著力,走出一條真正有租賃業(yè)特色的發(fā)展之路。
1、內(nèi)涵:業(yè)務(wù)模式從“提供資金”向“提供服務(wù)”轉(zhuǎn)型。
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金融租賃作為商業(yè)銀行重要的產(chǎn)品線,具有較高的附加值,只要業(yè)務(wù)更貼近于專(zhuān)業(yè)化租賃,就會(huì)有盈利空間。金融租賃公司在專(zhuān)業(yè)化、集約化經(jīng)營(yíng)方面邁出步,就可以在盈利能力和資本回報(bào)方面收獲更多。隨著巴塞爾協(xié)議Ⅲ在我國(guó)的穩(wěn)步推進(jìn),各家金融租賃公司將從“提供資金”向“提供服務(wù)”的企業(yè)逐步轉(zhuǎn)型,從而收獲高于資金收益的服務(wù)收益。由于資產(chǎn)金融市場(chǎng)的多樣性和復(fù)雜性。一家公司難以精通和涵蓋所有市場(chǎng)領(lǐng)域,必須有所選擇。因而,金融租賃公司需要在未來(lái)數(shù)年在融資租賃市場(chǎng)中加速明確細(xì)分市場(chǎng),建立在子市場(chǎng)中有較強(qiáng)盈利能力的拳頭租賃產(chǎn)品。
2、協(xié)同:依托股東銀行在客戶資源、管理手段上的優(yōu)勢(shì)。
與其他融資租賃公司相比,金融租賃公司能利用母行在客戶資源、管理能力上的巨大資源。面對(duì)信用風(fēng)險(xiǎn)、流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)、關(guān)聯(lián)交易風(fēng)險(xiǎn)等風(fēng)險(xiǎn)因素,需達(dá)到不低于傳統(tǒng)銀行或融資租賃同業(yè)的盈利能力。金融租賃公司在市場(chǎng)開(kāi)拓和管理手段等方面均面臨諸多挑戰(zhàn)。金融租賃公司依托并加強(qiáng)與母體銀行的合作,符合巴塞爾協(xié)議Ⅲ的意見(jiàn)。在跨業(yè)監(jiān)管合作方面,按照新標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)金融租賃公司,銀監(jiān)會(huì)表示將加強(qiáng)與中央銀行的協(xié)調(diào)配合,改進(jìn)對(duì)有關(guān)業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,構(gòu)建“無(wú)縫式”金融監(jiān)管體系。因此,加強(qiáng)與母行的融合與協(xié)作,充分利用母行的資源,在風(fēng)控與經(jīng)營(yíng)中通力合作,在不斷優(yōu)化自身發(fā)展的同時(shí),融入母行發(fā)展,做出獨(dú)特的貢獻(xiàn)和有益的探索,已成為金融租賃公司借力發(fā)展的最優(yōu)選擇之一。
3、團(tuán)隊(duì):組建復(fù)合型、專(zhuān)業(yè)化的金融租賃人力資源隊(duì)伍。
2010年末,我國(guó)金融租賃公司有從業(yè)人員約1200人,外資和內(nèi)資試點(diǎn)融資租賃公司有從業(yè)人員
約2000余人,兩者合計(jì)僅3000余人,融資租賃市場(chǎng)上專(zhuān)業(yè)人才匱乏現(xiàn)象十分突出:業(yè)務(wù)所需的專(zhuān)業(yè)化的資產(chǎn)管理、風(fēng)險(xiǎn)管理和法律、會(huì)計(jì)、稅務(wù),及復(fù)合型人才不足;這在航空、船舶、機(jī)械設(shè)備等領(lǐng)域尤為突出。
專(zhuān)業(yè)化人才短缺,也加劇了金融租賃公司風(fēng)險(xiǎn)管理、資產(chǎn)管理和專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新能力不足。按監(jiān)管層要求,金融租賃公司要結(jié)合自身經(jīng)營(yíng)特點(diǎn),強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管理基礎(chǔ)設(shè)施,提升風(fēng)險(xiǎn)管理能力,完善風(fēng)險(xiǎn)治理組織架構(gòu),進(jìn)一步明確董事會(huì)、高管層、首席風(fēng)險(xiǎn)官、風(fēng)險(xiǎn)管理部門(mén)和相關(guān)業(yè)務(wù)條線的角色和職能,而這些都離不開(kāi)專(zhuān)業(yè)化的管理人員和執(zhí)行團(tuán)隊(duì)來(lái)?yè)?dān)任或承擔(dān)。按新標(biāo)準(zhǔn)要求,金融租賃公司在人力資源管理方面應(yīng)改進(jìn)并完善激勵(lì)考核機(jī)制,建立風(fēng)險(xiǎn)與收益平衡的績(jī)效考核和薪酬制度,吸引并留住金融租賃專(zhuān)業(yè)人才。
4、工具:加大對(duì)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)和風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)的建設(shè)投入。
巴塞爾協(xié)議Ⅲ高度重視業(yè)務(wù)系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)建設(shè)對(duì)于金融機(jī)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)管理能力提升的作用。對(duì)此,監(jiān)管層有明確的要求:金融機(jī)構(gòu)要強(qiáng)化數(shù)據(jù)基礎(chǔ),通過(guò)新監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施切實(shí)解決金融機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)缺失、質(zhì)量不高問(wèn)題;積極開(kāi)發(fā)并推廣運(yùn)用新型風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量工具,提高風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力和風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量準(zhǔn)確性;強(qiáng)化IT系統(tǒng)建設(shè),為風(fēng)險(xiǎn)政策制定和實(shí)施、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量工具運(yùn)用及優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
新標(biāo)準(zhǔn)要求,金融租賃公司要努力實(shí)現(xiàn)功能監(jiān)管與機(jī)構(gòu)監(jiān)管相結(jié)合,采用產(chǎn)品分析、模型驗(yàn)證、壓力測(cè)試、同業(yè)評(píng)估等監(jiān)管手段,保證監(jiān)管技術(shù)能夠適應(yīng)業(yè)務(wù)和組織機(jī)構(gòu)日益復(fù)雜化的趨勢(shì):金融機(jī)構(gòu)要制定恢復(fù)和處置計(jì)劃、危機(jī)管理計(jì)劃,增強(qiáng)自我保護(hù)能力。此外,金融租賃公司所需的多情景、多方法、多幣種和多時(shí)間跨度的流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控體系也離不開(kāi)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)和風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)的支持。要在有限的時(shí)間內(nèi)滿足上述內(nèi)部和外部風(fēng)險(xiǎn)管理要求,金融租賃公司加大對(duì)管理信息系統(tǒng)建設(shè)的投入已是勢(shì)在必行。
5、視野:隨中資企業(yè)走向更廣闊的藍(lán)海市場(chǎng)。
有數(shù)據(jù)表明,歐洲銀行業(yè)比北美銀行面臨的資本壓力更為嚴(yán)峻。這意味著,新標(biāo)準(zhǔn)施行后,歐美金融機(jī)構(gòu)將面臨或設(shè)法補(bǔ)充資本金,或壓縮業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的困境,因而歐美銀行系租賃公司也將會(huì)被殃及,在一段時(shí)間內(nèi)面臨比較困難的整體市場(chǎng)環(huán)境,可獲得的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)更為有限。
從巴塞爾協(xié)議Ⅲ的要求看,我國(guó)主體銀行(無(wú)論系統(tǒng)重要性銀行或其他銀行)的資本充足率基本達(dá)標(biāo),因而在補(bǔ)充資本金方面受到的影響相對(duì)比較小,金融租賃公司會(huì)受到的波及也就有限。可以預(yù)期,隨著新標(biāo)準(zhǔn)的施行,我國(guó)金融租賃業(yè)在全球融資租賃行業(yè)的占有率將有所增長(zhǎng)或發(fā)力上升。從國(guó)際市場(chǎng)看,隨著越來(lái)越多的中資企業(yè)走向全球,金融租賃公司也將隨之走向藍(lán)海市場(chǎng),在全球融資租賃的舞臺(tái)展現(xiàn)中資租賃公司的特色業(yè)務(wù)。
6、緊迫:新標(biāo)準(zhǔn)要求不達(dá)標(biāo)銀行“退出該行業(yè)”。
1.1同步帶輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1)內(nèi)部有3個(gè)均勻分布的弧形凹槽和3個(gè)定位孔;
2)形位精度要求較高,內(nèi)孔的同軸度公差為0.05mm,齒形跳動(dòng)度為0.1,中心孔的垂直度為0.03。綜上分析,如果選擇常規(guī)方法加工同步帶輪,其形狀以及內(nèi)部微小尺寸控制難度大;如果采用粉末冶金法進(jìn)行成形,零件的凹槽、定位孔及尺寸精度均可通過(guò)模具成形來(lái)保證。
1.2成形模具設(shè)計(jì)原理
粉末冶金成形工藝是由粉末冶金零件壓機(jī)和粉末冶金模具通過(guò)對(duì)所需粉末進(jìn)行裝料、加壓、脫模等主要工步來(lái)完成,并使金屬粉末密實(shí)成具有一定尺寸、形狀、孔隙度和強(qiáng)度坯塊的過(guò)程。該同步帶輪應(yīng)采用不等高零件成形模具設(shè)計(jì)原理。
1.3成形速度相等原理
根據(jù)不等高零件成形運(yùn)動(dòng)規(guī)律,在不等高零件成形過(guò)程中,必須滿足成形前、后粉末質(zhì)量守恒定律,才能使不同高度區(qū)域密度近乎相等,在粉末成形時(shí),零件的不同高度區(qū)都在同一時(shí)間進(jìn)行粉末壓縮和成形,并且各部分所用成形速率相等,所遵循的原理即為成形速率相等原理。由此可知,在壓制不等高零件時(shí),要使不同高度的各個(gè)區(qū)域遵循成形速率相等原理,從而保證零件不同高度區(qū)的平均密度相等。
2同步帶輪粉末冶金模具的設(shè)計(jì)
1)齒形成形通過(guò)控制材料的流動(dòng)方向,成形出理想的形狀尺寸,是同步帶輪成形模具中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由于成形過(guò)程中單位壓力增大,載荷集中,因此要求模具工作部位剛性好。另外還應(yīng)設(shè)置過(guò)載保護(hù),防止毛坯的超差、材料不均勻等導(dǎo)致的過(guò)載。
2)同步帶輪屬于軸類(lèi)零件,在成形過(guò)程中軸向密度差較大,因此模具應(yīng)采用芯棒成形結(jié)構(gòu),以保證同步帶輪軸向密度分布均勻。
3)該同步帶輪有3個(gè)定位孔,應(yīng)采用芯棒成形結(jié)構(gòu)成形定位孔,可以延長(zhǎng)模具使用壽命,提高裝配精度。該同步帶輪采用德國(guó)DORST壓機(jī)進(jìn)行壓制,鐵粉的松裝密度約為3.2g/cm3,零件的毛坯密度不得小于6.6g/cm3,為了節(jié)約成本,模具配件采用已有的五檔同步器齒轂?zāi)>吲浼?,墊板、壓蓋等。由此可知,該同步帶輪成形模具的設(shè)計(jì)主要包括中模、上模沖(2個(gè))、下模沖(3個(gè))、芯棒(2個(gè))的設(shè)計(jì)。
2.1成形中模的設(shè)計(jì)
中模主要用于同步帶輪的齒形成形,因此采用變模數(shù)設(shè)計(jì)法提高齒形精度。材料選用45號(hào)鋼,具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性,經(jīng)適當(dāng)熱處理后可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性,中模內(nèi)徑尺寸公差為±0.005mm。影響中模幾何尺寸的工藝主要是成形和燒結(jié),因此成形中模設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮成形回彈率δ和燒結(jié)收縮率這2個(gè)工藝參數(shù)。另外,粉末冶金工藝中的燒結(jié)收縮率及成形回彈率在徑向和軸向甚至各不相同的截面位置都是各不相同的。一般情況下,收縮率和成形回彈率在軸向的值往往大于在徑向的。模具的配合間隙僅在徑向得到體現(xiàn),方法是按制件外徑或內(nèi)孔的相應(yīng)成形件為基準(zhǔn)制造,與之相鄰的配合件取配合間隙后,按雙向公差加工制造。
2.2上模沖和下模沖的設(shè)計(jì)
根據(jù)同步帶輪的結(jié)構(gòu)和成形特點(diǎn),上模沖主要針對(duì)產(chǎn)品上表面形狀及軸向尺寸設(shè)計(jì),上模沖與中模內(nèi)腔上半部配合,上模沖設(shè)計(jì)為上外沖和上內(nèi)沖。同步帶輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由下模沖成形而成,內(nèi)部有弧形凹槽,深度為3.1mm,圓弧半徑為17.28mm,設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)保證凹槽的形狀及尺寸。下模沖外形與中模內(nèi)腔下部配合,下模沖設(shè)計(jì)為下一沖、下二沖和下三沖,更有利于產(chǎn)品成形和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
3結(jié)論
1)在發(fā)動(dòng)機(jī)同步帶輪粉末冶金成形模具設(shè)計(jì)中,采用了2個(gè)成形芯棒和中模變模數(shù)設(shè)計(jì)法,有效地提高了模具裝配精度、齒形精度和使用壽命。
2)根據(jù)成形模具設(shè)計(jì)圖紙和模具配合原理,將加工制造的模具進(jìn)行裝機(jī)實(shí)驗(yàn)并且試生產(chǎn)同步帶輪的成形品,經(jīng)過(guò)燒結(jié)等工藝,將制造的樣品經(jīng)過(guò)裝機(jī)實(shí)驗(yàn),達(dá)到了客戶在精度、性能等方面的技術(shù)指標(biāo),成功開(kāi)發(fā)了某發(fā)動(dòng)機(jī)同步帶輪成形模具,材料利用率高達(dá)98%。
關(guān)鍵詞:材料成型;控制工程;金屬材料;加工工藝
0引言
對(duì)于我國(guó)制造業(yè)而言,材料成型與控制工程是其實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期健康發(fā)展的根本保障,不僅如此,材料成型與控制工程也是我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的關(guān)鍵環(huán)境,因此,相關(guān)企業(yè)必須對(duì)其給予高度重視。無(wú)論是電力機(jī)械制造,還是船只等交通工具制造,均離不開(kāi)材料成型與控制工程,材料成型與控制技術(shù)的水平與質(zhì)量將會(huì)直接決定機(jī)械制造水平與質(zhì)量。因此,對(duì)材料成型與控制工程中的金屬材料加工技術(shù)進(jìn)行細(xì)化分析,具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1金屬材料選材原則
在金屬?gòu)?fù)合材料成型加工過(guò)程中,將適量的增強(qiáng)物添加于金屬?gòu)?fù)合材料中,可以在很大程度上高材料的強(qiáng)度,優(yōu)化材料的耐磨性,但與此同時(shí),也會(huì)在一定程度上擴(kuò)大材料二次加工的難度系數(shù),正因此,不同種類(lèi)的金屬?gòu)?fù)合材料,擁有不同的加工工藝以及加工方法。例如,連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料構(gòu)件等金屬?gòu)?fù)合材料便可以通過(guò)復(fù)合成型;而部分金屬?gòu)?fù)合材料卻需要經(jīng)過(guò)多重技術(shù)手段,才能成型,這些成型技術(shù)的實(shí)踐,需要相關(guān)工作人員長(zhǎng)期不斷加以科研以及探究,才能正式投入使用,促使金屬?gòu)?fù)合材料成型加工技術(shù)水平與質(zhì)量實(shí)現(xiàn)不斷發(fā)展與完善。由于成型加工過(guò)程中,如果技術(shù)手段存在細(xì)小紕漏,或是個(gè)別細(xì)節(jié)存在問(wèn)題,均會(huì)給金屬基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)造成一定的影響,導(dǎo)致其與實(shí)際需求出現(xiàn)差異,最終為實(shí)際工程預(yù)埋巨大的風(fēng)險(xiǎn)隱患,誘發(fā)難以估量的后果。所以,相關(guān)工作人員在對(duì)金屬?gòu)?fù)合材料進(jìn)行選材過(guò)程中,必須準(zhǔn)確把握金屬材料的本質(zhì)以及復(fù)合材料可塑性,只有這樣,才能保證其可以順利成型,并保證使用安全。
2金屬材料加工方法
2.1機(jī)械加工成型
當(dāng)前,金屬材料成型與控制工程中,應(yīng)用最為廣泛的金屬切割刀具便是金剛石刀具,以金剛石刀具對(duì)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行精加工,與其他金屬基復(fù)合材料,例如,鉆、銑以及車(chē)等,均是現(xiàn)代社會(huì)中廣而易見(jiàn)的。鋁基復(fù)合材料的金剛石刀具加工形式可以細(xì)化為三種:其一,車(chē)削形式;其二,銑削形式;其三,鉆削形式。其中,鉆削即通過(guò)鑲片麻花鉆頭對(duì)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行加工,常見(jiàn)的有B4C以及SiC顆粒鉆削,然后添加適量的外切削液,可以有效強(qiáng)化鋁基復(fù)合材料。銑削即通過(guò)1.5%-2.0%(W+C)粘結(jié)劑,8.0%-8.5%PCD的端面銑刀對(duì)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行加工,常見(jiàn)的有SiC顆粒銑削增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,然后添加適量的切削液進(jìn)行冷卻。車(chē)削以硬合金刀具為主要的切割工具,例如,A1/SiC車(chē)削符合材料,并添加適量的乳化液對(duì)其進(jìn)行冷卻處理。
2.2擠壓與鍛模塑性成型
金屬材料實(shí)際成型加工過(guò)程中,相關(guān)工作人員可以通過(guò)模具表面涂層以及添加劑等技術(shù)手段,對(duì)實(shí)踐操作過(guò)程中的壓力進(jìn)行有效改善,降低加工操作過(guò)程中的摩擦阻力,據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),這樣可以促使加工過(guò)程中的擠壓力縮減25%-35%左右,甚至更多。降低加工擠壓力,可以有效弱化增強(qiáng)顆粒給模具造成的損傷程度,削弱金屬材料塑性,有利于降低金屬材料的變形阻力,提高其成型的成功率。除此之外,相關(guān)工作人員還可以增加擠壓溫度,以此促使金屬基材料更具可塑性。在金屬基材料中添加適量的增強(qiáng)顆粒,可以促使金屬基材料的可塑性得到弱化,進(jìn)而變形抗力得以大幅度提升,此時(shí)提高擠壓溫度,可以加快增強(qiáng)顆粒與金屬基材料的溶合速率,優(yōu)化二者的溶合效果。普遍來(lái)說(shuō),增強(qiáng)顆粒含量會(huì)直接影響擠壓速度,由此可見(jiàn),只有金屬基復(fù)合材料中的增強(qiáng)物含量較低,才能提高擠壓速度,如果金屬基復(fù)合材料中的增強(qiáng)物含量較高,相關(guān)人員必須嚴(yán)格控制擠壓速度。不過(guò),擠壓速度超高的話,也會(huì)導(dǎo)致金屬材料成型后,便面出現(xiàn)橫向裂紋。綜上,相關(guān)人員在應(yīng)用擠壓與鍛模塑性成型加工技術(shù)時(shí),不僅要在金屬?gòu)?fù)合材料表面進(jìn)行涂層或是劑處理,還要對(duì)擠壓溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制,并結(jié)合實(shí)際,對(duì)擠壓速度進(jìn)行有效調(diào)控,只有這樣,才能保證成品質(zhì)量符合要求。
2.3鑄造成型
復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)用最廣泛的加工技術(shù)便是鑄造成型技術(shù),實(shí)際鑄造過(guò)程中,金屬基復(fù)合材料中添加增強(qiáng)顆粒后,熔體的粘度以及流動(dòng)性均會(huì)顯著提升,加之增強(qiáng)顆粒與熔體在高溫下的化學(xué)反應(yīng)作用,便會(huì)改變基礎(chǔ)材料本質(zhì),此時(shí)相關(guān)工作人員必須在熔化金屬基復(fù)合材料的過(guò)程中,對(duì)其熔化溫度以及保溫時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格管控。高溫時(shí),添加的增強(qiáng)顆粒,尤其是碳化硅顆粒,極易產(chǎn)生界面反應(yīng),例如,3SiCA1-A14C3+3Si等。進(jìn)而導(dǎo)致熔體粘度過(guò)大,難以澆筑,影響材料本質(zhì)。此時(shí)相關(guān)工作熱暖可以采取精煉方法,然后添加適量變質(zhì)劑造渣。但這種操作方法并不適用于顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
2.4粉末冶金成型
粉末冶金成型技術(shù)是最早期的制造晶須以及顆粒符合材料零部件、金數(shù)基復(fù)合材料的手段,具有非常豐厚的實(shí)踐檢驗(yàn),不僅如此,該技術(shù)手段還適用于尺寸較小、形狀簡(jiǎn)單但是具有較高精密性要求的零部件。粉末冶金成型技術(shù)具有組織細(xì)密、增強(qiáng)相分布均勻、增強(qiáng)相可調(diào)節(jié)以及界面反應(yīng)較少等特點(diǎn),DWA公司現(xiàn)階段,應(yīng)經(jīng)將粉末冶金成型技術(shù)延展到多種產(chǎn)品的制造工程中,例如,SiCp增強(qiáng)鋁合金基體、管材、自行車(chē)零件、自行車(chē)支撐設(shè)備架以及自行車(chē)架等。由于粉末冶金成型技術(shù)加工的產(chǎn)品具有非常顯著的耐磨性、比模量以及比強(qiáng)度,因此,也受到了航天器材、飛機(jī)以及汽車(chē)的廣泛推崇。
3結(jié)語(yǔ)
金屬材料在材料成型與控制工程中,屬于加工難點(diǎn),而且極具重要性,發(fā)展前景非常廣闊,隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,其將受到更多行業(yè)領(lǐng)域的青睞以及注重,我國(guó)必須給予高度重視,通過(guò)不斷科研,促使自身的技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)突破與創(chuàng)新,這對(duì)提高我國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。
參考文獻(xiàn):
[1]張文華.材料成型與控制工程模具制造技術(shù)分析初探[J].黑龍江科技信息,2015(15).
【關(guān)鍵詞】礦山機(jī)械 焊接 維修與維護(hù)
中圖分類(lèi)號(hào):F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
“維修”在現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)中地位日趨重要。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟和在工程領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)設(shè)備的可用性與可靠性提出了更高的要求。設(shè)備的維修理論和技術(shù)開(kāi)始成為工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵性技術(shù)和理論。
通過(guò)研究,人們對(duì)設(shè)備故障的觀點(diǎn)在發(fā)生變化,相應(yīng)的維修技術(shù)也取得很大的發(fā)展。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、可靠性理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、專(zhuān)家系統(tǒng)等新技術(shù)和新方法不斷地被應(yīng)用于維修領(lǐng)域。維修技術(shù)和理論越來(lái)越受到廣大研究人員的重視,并成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵性保障技術(shù)。
我國(guó)的礦山主要是依靠礦山設(shè)備,在我們的生產(chǎn)中由于設(shè)備維保存在的問(wèn)題,造成很多的突發(fā)事故,造成很大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)損失。一般情況下主要面臨的問(wèn)題有機(jī)械部件失效、液壓部件失效以及箱體和其他結(jié)構(gòu)件失效。
追溯機(jī)械設(shè)備維修的歷史,依其在生產(chǎn)中的重要程度大致可分為三個(gè)階段。第一階段為第一次工業(yè)革命前(瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)以前),機(jī)械設(shè)備十分簡(jiǎn)單,此時(shí)的維修為簡(jiǎn)單的事后維修,維修工作對(duì)生產(chǎn)的影響不大。
第二階段為第一次工業(yè)革命開(kāi)始到70年代末微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟和在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。此階段以第二次世界大戰(zhàn)為界大致分為前、后二個(gè)時(shí)期。在前期,工業(yè)機(jī)械化程度不高,因此停機(jī)時(shí)間無(wú)足輕重。大多數(shù)管理人員認(rèn)為預(yù)防設(shè)備的故障并非大事。
第三階段為70年代后期微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟到現(xiàn)在。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟和在工程領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)機(jī)械設(shè)備的可用性與可靠性提出了更高的要求。設(shè)備的維修理論和技術(shù)開(kāi)始成為工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵性技術(shù)和理論。此時(shí)人們期望通過(guò)維修使設(shè)備具有更高的可用性、更高的安全性、更長(zhǎng)的使用壽命、更高的成本效益和可靠性。同時(shí),維修必須的停工時(shí)間也始終影響著生產(chǎn)率的提高,對(duì)采礦業(yè)、制造業(yè)和運(yùn)輸業(yè)等行業(yè)來(lái)說(shuō)尤為重要。
提高焊接技術(shù)應(yīng)用的對(duì)策:1、焊前的準(zhǔn)備工作。了解焊件材料 ,選擇與之匹配的焊條。一般情況下我們需要對(duì)焊件的化學(xué)成分、機(jī)械性能、抗裂性、耐腐蝕性及高溫性能等方面加以區(qū)分,這是我們選擇適合的焊條的前提條件,再根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)形狀、受力情況、焊接設(shè)備和焊條售價(jià)來(lái)選用具體的型號(hào)和牌號(hào)。在這一過(guò)程中我們需要遵循的一些基本要求如下:①等強(qiáng)度原則。對(duì)承受一般載荷的工件進(jìn)行焊接時(shí),通常選用焊條抗拉強(qiáng)度與原材料相等,或稍高于原材料的焊條。除滿足強(qiáng)度要求外,應(yīng)選用塑性和韌性指標(biāo)較高的焊條進(jìn)行焊接修復(fù)。②同等性能原則。在特殊環(huán)境下工作,如要求耐磨、耐腐蝕、耐高溫或低溫等具有較高力學(xué)性能的工件,則應(yīng)選用能保證熔敷金屬的主要成分和性能與原材料相近或相似的焊條。如焊接不銹鋼部件應(yīng)選用不銹鋼焊條。但是異種鋼焊接時(shí),要根據(jù)強(qiáng)度較低的鋼材來(lái)選用相應(yīng)的焊條。只有這樣我們才能夠很好的根據(jù)具體的情況來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳的焊接效果,確保焊接效果持久,焊接機(jī)械才能確保使用安全。
2、對(duì)焊件進(jìn)行焊前清理。焊縫根部焊透和接頭是我們進(jìn)行焊接工作的關(guān)鍵部分,這一部分的焊接決定了焊接的效果這就要求我們根據(jù)具體的情況采用不同的焊接技術(shù),焊修部位需要用碳弧氣刨開(kāi)合適的坡口。選擇坡口一般遵循以下原則:①保證工件焊透,便于焊接操作;②坡口形狀容易加工;③盡可能提高焊接生產(chǎn)率和節(jié)省焊條,盡可能減小焊后變形。有裂紋的焊修部位要把裂紋徹底清除干凈,以免留下微小裂紋引發(fā)裂紋擴(kuò)展,最終導(dǎo)致焊件破壞。焊修和開(kāi)坡口部位及焊接區(qū)周?chē)?0mm內(nèi)要用手動(dòng)砂輪機(jī)等工具打磨至露出金屬光澤。通過(guò)以上的技術(shù)處理,就能夠很好地確保焊接效果,確保機(jī)械得到良好的維護(hù),從而保證在使用中的耐久性。
焊接中的注意事項(xiàng):1、環(huán)境的影響。采礦的機(jī)械使用環(huán)境一般比較惡劣,風(fēng)吹日曬雨淋造成部件的老化,其特殊的環(huán)境對(duì)焊接也提出了很高的要求:空氣濕度大會(huì)使焊面含氫量增高,產(chǎn)生氣孔缺陷的幾率增大,從而降低了焊口的強(qiáng)度,可選用低氫型焊條,需要烘干的要嚴(yán)格控制烘干溫度和時(shí)間以及烘干次數(shù),盡量做到隨烘隨用,可以有效降低氣孔、裂紋等焊接缺陷的產(chǎn)生;風(fēng)力過(guò)大會(huì)使焊接的電弧不穩(wěn),增加焊接應(yīng)力,當(dāng)焊接作業(yè)環(huán)境的風(fēng)力≥2m/s時(shí) ,應(yīng)正確的選擇焊接材料和運(yùn)槍方法,并采取防風(fēng)等工藝措施,如在焊接區(qū)域做局部遮擋,采用以上的技術(shù)就能很好地解決現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)我們焊接的目標(biāo),確保焊接的效果。
2、溫度的影響。焊接溫度也對(duì)焊接效果有著很大的影響,特別是北方冬季特別寒冷,最頂溫度可以達(dá)到零下20多度,一幫情況下在這樣寒冷的溫度下是不能開(kāi)展焊接的,比較容易出現(xiàn)的就是造成冷焊、虛焊;如果焊接溫度過(guò)高,可能導(dǎo)致焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度下降,可靠性下降。實(shí)驗(yàn)證明,隨著溫度的升高,金屬的機(jī)械強(qiáng)度明顯下降,因此要實(shí)現(xiàn)理想的焊接,必須嚴(yán)格控制焊接溫度。同時(shí)也要控制好焊前預(yù)熱和焊后熱處理的溫度,焊前預(yù)熱可降低溫差和緩慢冷卻速度,減少焊接應(yīng)力。
3、礦山機(jī)械維護(hù)方法。我們當(dāng)前的制度是按計(jì)劃進(jìn)行維保,確定良好的維保周期,它分為日檢、周檢、月檢及大修。這樣的模式在一定程度上很好的解決的當(dāng)前面臨的問(wèn)題。但是他的缺點(diǎn)也是很明顯的,就是不能實(shí)時(shí)掌握機(jī)械具體的情況,不僅人為地增加了設(shè)備停機(jī)次數(shù)和時(shí)間,浪費(fèi)維修費(fèi)用,而且不利于設(shè)備固有可靠性的發(fā)揮,從而造成在維修中被動(dòng)跟著走情況。
應(yīng)綜合應(yīng)用可靠性理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、管理等技術(shù)理論,針對(duì)我國(guó)的實(shí)際國(guó)情采用“針對(duì)性維修策略”,并確立其理論依據(jù)、理論要點(diǎn)和具體實(shí)施的方法步驟,以礦山機(jī)械設(shè)備(主要是采、掘、支機(jī)械,提升、運(yùn)輸機(jī)械,通風(fēng)、壓氣和排水機(jī)械等)為對(duì)象進(jìn)行了具體實(shí)施。建立了設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),確定了各故障模式的模型及各功能部件的“針對(duì)性”維修方案。對(duì)以該策略為基礎(chǔ)的礦山機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、信息管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行研究,研制基于維修策略的礦山機(jī)械設(shè)備信息管理決策支持系統(tǒng),對(duì)我國(guó)大型礦山機(jī)械設(shè)備維修管理、安全高效運(yùn)行具有重要意義。機(jī)械加工工藝的1/15~1/20。所以,粉末冶金零件成型工藝技術(shù)對(duì)保護(hù)生產(chǎn)環(huán)境是非常有利的。
由于粉末冶金工藝技術(shù)在機(jī)械行業(yè)呈現(xiàn)出諸多優(yōu)點(diǎn),所以近年來(lái)工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的粉末冶金工業(yè)發(fā)展速度明顯超過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)和冶金工業(yè)。我國(guó)通過(guò)十幾年的努力,粉末冶金工業(yè)已具有一定規(guī)模,達(dá)到一定水平。當(dāng)前正重點(diǎn)研究提高鐵基材料、銅基材料、摩擦材料和復(fù)合材料等已有產(chǎn)品的性能,同時(shí)開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)材料和功能材料,如精細(xì)陶瓷、超導(dǎo)材料、記憶合金和超微粒材料等。努力發(fā)展快速冷凝、機(jī)械合金化及STAMP法等新材料制造技術(shù)。只要結(jié)合工礦機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā),擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域,廠家與用戶緊密結(jié)合,不斷進(jìn)行使用性能、使用條件和應(yīng)用范圍的研究,粉末冶金工藝技術(shù)定會(huì)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
結(jié)語(yǔ):我們需要根據(jù)機(jī)械使用的特點(diǎn),建立健全完善的維保工作。在生產(chǎn)實(shí)踐中可避免或減少設(shè)備故障的產(chǎn)生,縮短處理故障時(shí)間。焊接技術(shù)是礦山機(jī)械維修中非常必要的檢修手段,焊接質(zhì)量的好壞直接影響設(shè)備的運(yùn)行效率。
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關(guān)鍵詞:地方性高校;金屬材料工程;培養(yǎng)模式
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)37-0075-02
材料是整個(gè)人類(lèi)社會(huì)的物質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ),材料科學(xué)歸屬于基礎(chǔ)性科學(xué),也是先進(jìn)工業(yè)技術(shù)改革的推動(dòng)力,它作為材料科學(xué)與工程這樣一個(gè)材料大學(xué)科的重要分支之一,即金屬材料工程,該本科階段教育的目的是可以較好地教育出適應(yīng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展要求的高技術(shù)工程人才,人才培養(yǎng)與社會(huì)發(fā)展需求之間的對(duì)接要引起注重,強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過(guò)程中結(jié)合專(zhuān)業(yè)基本理論和實(shí)踐操作能力、掌握先進(jìn)知識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力、創(chuàng)新和實(shí)踐能力的高級(jí)應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才。因此,當(dāng)?shù)氐膶W(xué)院和大學(xué)金屬材料工程應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
教育部對(duì)新建本科院校的重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)移到提高學(xué)校的教育水平,學(xué)校應(yīng)牢牢把握區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)等實(shí)際需要,培養(yǎng)應(yīng)用型工程為主,多元化的人才培養(yǎng)規(guī)格和模式。金屬材料工程應(yīng)用型本科院校專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng),如何滿足區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,如何培養(yǎng)相對(duì)具有堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的高級(jí)工程技術(shù)人才,是國(guó)內(nèi)地方高校目前各種材料專(zhuān)業(yè)建設(shè)面臨的主要研究課題。
一、高校材料類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
目前,我國(guó)本科教育,特別是地方高校教育普遍存在的問(wèn)題是嚴(yán)重缺乏創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,難以適應(yīng)快速發(fā)展的人才市場(chǎng)需求。一方面,在實(shí)際教育過(guò)程中,學(xué)校注重理論教育,輕視實(shí)踐操作技能培訓(xùn),只滿足在現(xiàn)有知識(shí)的記憶和再現(xiàn),不能使用知識(shí)大膽創(chuàng)新探索。另一方面,學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入社會(huì),在面對(duì)不斷變化的科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)手段的實(shí)際工作中遇到的創(chuàng)新主題,從自己的知識(shí)儲(chǔ)備的質(zhì)量和能力方面,似乎嚴(yán)重不足。
近年來(lái),材料科學(xué)與工程教育改革在中國(guó)發(fā)展迅速,許多高等院校材料從人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)方法等許多方面進(jìn)行了大膽的改革和創(chuàng)新。材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科,在淡化專(zhuān)業(yè)個(gè)性教育模式的基礎(chǔ)上,構(gòu)建“大學(xué)科”主題共用知識(shí),培養(yǎng)面寬,在高質(zhì)量研究型人才培養(yǎng)方面取得了一些好的經(jīng)驗(yàn)和成果。對(duì)于“985工程”和“211工程”院校可能很適合,但對(duì)于生源差和科研實(shí)力不高的地方高校而言,不能盲目地復(fù)制其他重點(diǎn)大學(xué)的改革模式。
二、地方性高校金屬材料工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式
1.地方性高校金屬材料工程專(zhuān)業(yè)定位。金屬材料工程是工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,在航空航天工業(yè)、能源化工領(lǐng)域、國(guó)防軍工方面、冶金機(jī)電行業(yè)均發(fā)揮著相當(dāng)重要的推動(dòng)作用。如何依托地方,為地方工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)具有金屬材料工程專(zhuān)業(yè)背景知識(shí)的應(yīng)用型創(chuàng)新人才,是目前國(guó)內(nèi)高校金屬材料工程專(zhuān)業(yè)建設(shè)面臨的重大課題。地方本科院校金屬材料工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)基于地域化目標(biāo)定位,結(jié)合自身資源條件和區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才的需求狀況,構(gòu)建金屬材料工程本科專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)體系,并通過(guò)突出地方特色培養(yǎng)金屬材料工程專(zhuān)業(yè)人才的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
根據(jù)江西省新材料產(chǎn)業(yè)和工程技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需要,為江西省材料產(chǎn)業(yè)和工程技術(shù)發(fā)展儲(chǔ)備工程技術(shù)人才;同時(shí)增進(jìn)學(xué)校與政府、與金屬材料表面技術(shù)行業(yè)、金屬材料熱處理行業(yè)以及相關(guān)企業(yè)之間的互動(dòng),聯(lián)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才。此外,通過(guò)理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為載體,突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng);以企業(yè)工程項(xiàng)目為載體,培養(yǎng)工程應(yīng)用意識(shí),提升工程方面的素質(zhì)和能力,出于這種原因,我校金屬材料工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)定位是:具備金屬材料工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí),了解材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí),能在材料制備與質(zhì)量檢測(cè)分析、金屬材料熱處理、鋼鐵冶金與機(jī)械加工企業(yè)和相關(guān)行業(yè)工作,適應(yīng)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高層次、高素質(zhì)的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。
2.地方性高校金屬材料工程培養(yǎng)模式。金屬材料工程建設(shè)將學(xué)校的現(xiàn)實(shí)與當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合,堅(jiān)持技術(shù)應(yīng)用研究人才培養(yǎng)目標(biāo)定位,從而有效地開(kāi)展錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)、拓展生存和發(fā)展空間較大的專(zhuān)業(yè)。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo),積極探索切實(shí)可行的人才培養(yǎng)體系、機(jī)制和人才培養(yǎng)模式。人才培養(yǎng)模式改革是各種教學(xué)過(guò)程改革的重中之重,應(yīng)該遵循高等教育的發(fā)展規(guī)律,仔細(xì)研究適應(yīng)未來(lái)高等教育的科學(xué)發(fā)展趨勢(shì),根據(jù)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的總體要求,建立起能夠充分激發(fā)在校大學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神,能使學(xué)生的個(gè)性得到充分發(fā)展,同時(shí)也能整體增長(zhǎng)知識(shí)、能力和素質(zhì),具有新時(shí)代新特征的多樣化應(yīng)用型高層次工程人才培養(yǎng)模式。
結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)的工業(yè)發(fā)展,九江學(xué)院的金屬材料工程專(zhuān)業(yè)在整個(gè)教學(xué)體系中,理論主干課程包括物理化學(xué)、電工電子學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬工藝學(xué)、熱處理原理、熱處理工藝及設(shè)備、金屬材料學(xué)、材料研究方法、材料失效分析、材料力學(xué)性能、金屬材料工程專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí),開(kāi)設(shè)了兩個(gè)專(zhuān)業(yè)方向,(1)金屬材料塑性成型與模具方向:金屬塑性成形原理、鍛造工藝及模具設(shè)計(jì)、沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)、模具CAD/CAM軟件應(yīng)用、模具制造工藝學(xué)、Pro/E造型及模具設(shè)計(jì)、壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)。(2)金屬材料熱處理與測(cè)試方向:先進(jìn)材料制備技術(shù)、粉末冶金原理、無(wú)損檢測(cè)、材料的腐蝕與防護(hù)、冶金質(zhì)量分析、材料物理性能檢測(cè)、材料表面技術(shù)工程、先進(jìn)復(fù)合材料。為了配合理論教學(xué),大量安排實(shí)踐性課程與之配套,讓學(xué)生能夠利用理論知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題,實(shí)踐性教學(xué)課程主要包括金工實(shí)習(xí)、金屬材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)、熱處理工藝及設(shè)備課程設(shè)計(jì)、粉末冶金原理課程設(shè)計(jì)、材料表面技術(shù)課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))等。
三、地方性高校金屬材料工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新
1.培養(yǎng)模式進(jìn)行改革探索。作為地方性高校的金屬材料工程本科專(zhuān)業(yè),應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到地方性區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)未來(lái)發(fā)展對(duì)自己學(xué)校所設(shè)置的金屬材料工程本科專(zhuān)業(yè)人才的確實(shí)需求,根據(jù)該本科專(zhuān)業(yè)的定位和特色,確定專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式。金屬材料工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)模式要從我校的實(shí)際出發(fā),根據(jù)目前九江及周邊區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)單位的現(xiàn)狀及發(fā)展,在原有培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上,逐漸將原有的一味培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才過(guò)渡到應(yīng)用技術(shù)研究創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)和定位,這樣才能有效地開(kāi)展多層次培養(yǎng),避免將學(xué)生培養(yǎng)成一個(gè)模子技能的技術(shù)人才,根據(jù)學(xué)生的特色,因材施教,拓展專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的發(fā)展空間,形成專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)特色,形成應(yīng)用技術(shù)研究創(chuàng)新型多層次人才的培養(yǎng)新模式。
2.授課體系進(jìn)行改革修訂。為了能更好的對(duì)金屬材料工程應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)計(jì)劃和課程進(jìn)行改革,我們?cè)诂F(xiàn)有基礎(chǔ)之上進(jìn)行了以下準(zhǔn)備性的工作:在相關(guān)大學(xué)進(jìn)行調(diào)查研究,學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn),探索課程建設(shè)的內(nèi)涵和專(zhuān)業(yè)內(nèi)容集成優(yōu)化,訪問(wèn)有關(guān)材料企業(yè),了解社會(huì)對(duì)金屬材料工程本科專(zhuān)業(yè)所需要的新知識(shí)、新能力和高素質(zhì)要求,對(duì)九江學(xué)院近幾年畢業(yè)的金屬材料工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生進(jìn)行系列性的跟蹤調(diào)查,了解就業(yè)單位對(duì)我們學(xué)校該專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的滿意程度,以及該專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生對(duì)現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式、課程體系、專(zhuān)業(yè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的意見(jiàn)及建議,邀請(qǐng)校內(nèi)外知名教學(xué)專(zhuān)家,召開(kāi)系列專(zhuān)家指導(dǎo)會(huì),制定該本科專(zhuān)業(yè)課程體系和專(zhuān)業(yè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)方面改革的確實(shí)可行的方案,撰寫(xiě)新的人才培養(yǎng)方案,專(zhuān)業(yè)教學(xué)大綱內(nèi)容將隨之進(jìn)行整合優(yōu)化。專(zhuān)業(yè)主干基礎(chǔ)課程建設(shè)得以加強(qiáng),并根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的社會(huì)需求,設(shè)置相應(yīng)并可行的必修課程,同時(shí)形成金屬材料熱處理與測(cè)試方向、金屬材料塑性成型與模具方向兩個(gè)具有一定地域工業(yè)特色的專(zhuān)業(yè)方向,使該專(zhuān)業(yè)的在校大學(xué)生形成比較完整的基礎(chǔ)性知識(shí)及社會(huì)所需要的專(zhuān)業(yè)性知識(shí)。
3.配套平臺(tái)進(jìn)行改革探索。為配合模式及課程改革,必須對(duì)教學(xué)及研究平臺(tái)進(jìn)行更新建設(shè),充分并有效地發(fā)揮本專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備優(yōu)勢(shì)。近兩年,本專(zhuān)業(yè)在原有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上,通過(guò)多渠道項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)購(gòu)置了200多萬(wàn)元的教學(xué)兼科研實(shí)驗(yàn)設(shè)備,滿足了本專(zhuān)業(yè)各種專(zhuān)業(yè)理論課程的配套實(shí)踐性教學(xué)需要。目前,九江學(xué)院金屬材料工程的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室有:表面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、粉末冶金材料及工藝實(shí)驗(yàn)室、材料化學(xué)制備實(shí)驗(yàn)室、材料物性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、材料熱處理實(shí)驗(yàn)室、金相制樣及分析實(shí)驗(yàn)室、鑄造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)室和材料微納結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)這一系列實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè),金屬材料工程專(zhuān)業(yè)的發(fā)展將得以支撐。根據(jù)本專(zhuān)業(yè)的特色,在九江和周邊地區(qū)與九江新聯(lián)傳動(dòng)機(jī)械有限公司、九江森源科技有限公司、九江博德新材料研究公司、九江奧盛鋼纜科技有限公司等企業(yè)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性地合作,建立產(chǎn)學(xué)研及學(xué)生實(shí)習(xí)見(jiàn)習(xí)基地,并聘請(qǐng)企業(yè)技術(shù)骨干和學(xué)校教師聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作,學(xué)生的實(shí)踐操作能力和工程技術(shù)應(yīng)用能力得以較好的培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:高密度合金燒結(jié)性能
1 緒論
憑借高密度、高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn),鎢基高密度合金在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,并且在國(guó)防工業(yè)中占據(jù)著主導(dǎo)性地位。隨著工業(yè)化進(jìn)行的不斷加快,人們對(duì)鎢基高密度合金的性能提出更高要求。提高鎢基高密度合金的綜合性能被東歐各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者的普遍關(guān)注,通過(guò)對(duì)鎢基高密度合金的應(yīng)用背景進(jìn)行研究分析,在對(duì)鎢基高密度合金研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,闡述了本文寫(xiě)作的目的、意義和內(nèi)容。
2 研究現(xiàn)狀
對(duì)鎢基高密度合金進(jìn)行燒結(jié),傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝為液相燒結(jié)。通過(guò)采用液相燒結(jié)對(duì)鎢基高密度合金進(jìn)行燒結(jié)時(shí),由于燒結(jié)溫度比較高,導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大,并且在燒結(jié)時(shí)固/液密度存在很大的差別,在重力的影響喜愛(ài)引發(fā)黏性流動(dòng),導(dǎo)致鎢晶粒出現(xiàn)聚集,進(jìn)一步發(fā)生嚴(yán)重的坍塌變形。進(jìn)行鎢基高密度合金燒結(jié)時(shí),對(duì)性能、組織的均勻性都有較高的要求。
3 實(shí)驗(yàn)方法
3.1 合金原料。制備鎢基高密度合金的原料,其部分性能指標(biāo)如下表3-1所示。
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3.2 制作鎢基高密度合金。鎢基高密度合金的制備工藝如下:
3.2.1 設(shè)計(jì)合金成分和配料。根據(jù)相應(yīng)的研究?jī)?nèi)容對(duì)合金成分進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.2.2 混料。合金混料的化學(xué)成分配比根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行,參照表3-1的原料進(jìn)行配比后,在鋼質(zhì)V型混料機(jī)中進(jìn)行混料,混料用球?yàn)橛操|(zhì)合金球,球料比為1:1,球磨時(shí)間為8小時(shí)。
3.2.3 捏合:將混好的料放入捏合機(jī),捏合溫度為100-120℃,捏合時(shí)間為30分鐘。
3.2.4 降溫過(guò)篩:將捏合完的料置于溫度為25℃的空調(diào)房?jī)?nèi),溫度達(dá)到室溫后,過(guò)40目篩。
3.2.5 成形:本實(shí)驗(yàn)采用普通模壓成形,壓制方式為單向陰模浮動(dòng)壓制。
3.2.6 脫脂:脫脂在氮?dú)庹质矫撝瑺t內(nèi)進(jìn)行。
3.2.7 燒結(jié):燒結(jié)工藝根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同而進(jìn)行選擇。
3.2.8 監(jiān)測(cè)、分析。
4 性能檢測(cè)
4.1 抗拉強(qiáng)度檢測(cè)。在LJ-3000A型機(jī)械式拉力試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量抗拉強(qiáng)度,拉伸速率為1mm/min,相應(yīng)的應(yīng)變速率為1.1×10-3s-1??估瓘?qiáng)度σb為:σb=■
式中:F為斷裂載荷,S為試樣截面積。
4.2 伸長(zhǎng)率檢測(cè)。合金延性通過(guò)以抗拉試樣測(cè)試的方式進(jìn)行。其室溫伸長(zhǎng)率σ為:σ=■×100%
式中:l為試樣斷后長(zhǎng)度,l■為試樣斷前長(zhǎng)度。
4.3 沖擊韌性檢測(cè)。對(duì)沖擊性能的測(cè)量是在通過(guò)擺錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。采用10×10×55無(wú)缺口試樣對(duì)沖擊性能進(jìn)行測(cè)試。沖擊韌性αk為:αk=■
式中:AK為沖擊功,SN試樣截面積。
4.4 觀察掃描電鏡。借助JSM-5600LV型和KYKY-2800型掃描顯微鏡對(duì)拉伸試樣及沖擊試樣斷口進(jìn)行分析。
5 燒結(jié)方式對(duì)W-Ni-Fe系合金力學(xué)性能的影響
5.1 實(shí)驗(yàn)方案 根據(jù)表5-1所示,進(jìn)行對(duì)實(shí)驗(yàn)所用原料鎢粉、鎳粉、鐵粉的設(shè)計(jì)。W-Ni-Fe系高密度合金分別采用氫氣燒結(jié)和真空燒結(jié)的方法進(jìn)行制備,氫氣燒結(jié)采用雙溫區(qū)的鉬絲推桿爐,一區(qū)850℃、二區(qū)1500℃,推舟速度45min/舟,真空燒結(jié)時(shí)升溫速率為8℃/min升到1200℃
保溫40min,再以5℃/min升到1500℃保溫60min,隨爐冷卻,真空度為0.01Pa。
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5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5.2.1 合金顯微組織及斷口形貌。不同氣氛中燒結(jié)的95W-3.5Ni-1.5Fe合金拉伸斷口形貌如圖5-2所示。由圖可以看出,氫氣燒結(jié)態(tài)合金的斷口呈現(xiàn)出典型的沿晶斷裂形貌,斷裂方式以鎢-鎢斷裂和鎢-粘結(jié)相斷裂為主要形式,另外,鎢-粘結(jié)相界面處有少量微孔。
5.2.2 檢測(cè)合金力學(xué)性能。在表5-3中分列了氫氣燒結(jié)、真空燒結(jié)態(tài)合金力學(xué)性能的檢測(cè)結(jié)果,可以看出真空燒結(jié)態(tài)合金的力學(xué)性能優(yōu)于氫氣燒結(jié)態(tài)合金,其抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都較氫氣燒結(jié)態(tài)合金均有不同程度的提高,但沖擊韌性略低于氫氣燒結(jié)態(tài)合金。
6 結(jié)論
6.1 真空燒結(jié)和氫氣燒結(jié)都屬于液相燒結(jié),進(jìn)行燒結(jié)時(shí)遵守“擴(kuò)散-溶解-析出”的機(jī)制。
6.2 通過(guò)真空進(jìn)行燒結(jié),一方面消除氫脆的影響;另一方面有效地改善了液相對(duì)固相顆粒的潤(rùn)濕作用。同氫氣燒結(jié)相比,在一定程度上提高了合金密度和力學(xué)性能。
6.3 同氫氣燒結(jié)態(tài)合金相比,真空燒結(jié)態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度得到了有效的提高,但是伸長(zhǎng)率變化不明顯,沖擊韌性略有降低。
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關(guān)鍵詞:Sm2Fe17Nx;稀土永磁材料;粘結(jié)劑
中圖分類(lèi)號(hào):TM27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
一、稀土永磁材料發(fā)展歷程回顧
稀土永磁材料是以稀土金屬元素與過(guò)渡族金屬所形成的金屬間化合物為基體的永磁材料,通常稱為稀土金屬間化合物永磁,簡(jiǎn)稱為稀土永磁。到目前為止,稀土永磁材料經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段,第四代稀土永磁正在醞釀之中。
20世紀(jì)50年代,隨著粉末冶金和液相燒結(jié)工藝開(kāi)發(fā)與研究的深入,高性能燒結(jié)SmCo5永磁體的生產(chǎn)邁入了產(chǎn)業(yè)化階段,第一代稀土永磁材料走向?qū)嶋H應(yīng)用。隨著社會(huì)的進(jìn)步,人們不斷的探尋高性能的稀土永磁材料以滿足工業(yè)日益發(fā)展的需求。1977年,Ojima等人用粉末冶金法制出了(BH)max=30MGOe的Sm2(Co,Cu,F(xiàn)e,Zr)17永磁體,使之成為第二代實(shí)用稀土永磁材料的典型代表。高性能Sm-CO永磁體的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了儀器儀表工業(yè)和其它現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,但由于第一、第二代稀土永磁材料的主要成分為金屬Co,這種材料價(jià)格昂貴,且又是戰(zhàn)略物資,因此,第一和第二代稀土永磁的工業(yè)化生產(chǎn)和市場(chǎng)擴(kuò)展都受到了限制。
20世紀(jì)70年代,Clark等人發(fā)現(xiàn)將TbFe2化合物做成非晶態(tài)并退火后其矯頑力可大大提高,這啟示人們將R-Fe化合物做成非晶態(tài),然后通過(guò)熱處理析出非平衡的新相來(lái)實(shí)現(xiàn)磁硬化。80年代初,科學(xué)家先后采用快速凝固技術(shù)系統(tǒng)地研究了Nd-Fe二元系合金的磁特性。后來(lái)又向合金加入B元素,其目的是獲得非晶態(tài)的Nd-Fe合金,卻意外地發(fā)現(xiàn)這種三元合金具有較高的矯頑力,且居里溫度Tc也高,這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了稀土永磁材料研究的熱潮。
與釤鈷合金不同,Nd-Fe-B永磁材料用豐富廉價(jià)的鐵取代了緊缺昂貴的鈷,大大減少了對(duì)Co的依賴,大幅度地降低了成本。更重要的是它具有磁性能高,機(jī)械力學(xué)性能好,性價(jià)比高(為Sm-Co永磁材料的140%)等優(yōu)點(diǎn),因而在當(dāng)今磁性材料領(lǐng)域成為一枝獨(dú)秀,成為第三代永磁材料。
從物理特性上看,Nd-Fe-B永磁體有其固有的弱點(diǎn),特別是居里溫度不高,矯頑力的溫度系數(shù)大難以應(yīng)用于高溫領(lǐng)域,另外還存在溫度穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較差等問(wèn)題。因此,自20世紀(jì)90年代以來(lái),磁學(xué)工作者在不斷改進(jìn)Nd-Fe-B系稀土永磁材料性能的同時(shí),也在探索其它新型的鐵基稀土永磁材料,主要側(cè)重在以下幾個(gè)方面:
①R2(Fe,M)17Ny、R2(Fe,M)17Cy等間隙稀土化合物的研究。
②3:29型R3(FeM)29(Ti,V,Mo等)化合物及其氮化物的磁性能研究。
③具有ThMn12型結(jié)構(gòu)的R(Fe,M)12(M=Ti,V,Mo,si)化碳、氮化合物以及1:7型的碳、氮化合物的結(jié)構(gòu)與磁性研究。
④高性能的納米復(fù)合永磁材料研究。
二、Sm-Fe-N稀土永磁材料發(fā)現(xiàn)
由于在R-Fe二元系中,R2Fe17化合物的Ms點(diǎn)普遍較高,穩(wěn)定性好,并且富鐵,因而長(zhǎng)期以來(lái),一直為永磁材料工作者所關(guān)注。但遺憾的是在二元R2Fe17化合物中,F(xiàn)e-Fe原子間距過(guò)短,他們具有反鐵磁交換作用,從而導(dǎo)致R2Fe17化合物的Tc不高(110~119℃),并且多數(shù)是易基面,各向異性場(chǎng)低。因此二元的R2Fe17化合物一直未能成為有實(shí)用意義的永磁體。
隨著時(shí)間的推移,情況發(fā)生了變化。先是發(fā)現(xiàn)稀土金屬化合物能吸收大量的氫,吸氫使其磁性能發(fā)生顯著的變化;接著又發(fā)現(xiàn)用少量的磁性或非磁性元素如Al等部分替代R2Fe17中的鐵,也可提高2:17化合物的Tc;后來(lái)又發(fā)現(xiàn)將C原子引入到Sm2Fe17化合物中,不會(huì)改變合金的晶體結(jié)構(gòu),但使其Tc和Ms均提高,并且將該化合物的易基面轉(zhuǎn)化為易C軸,隨C含量的提高其HA提高,室溫HA可以達(dá)到1.53T。
在這些研究的啟迪下,人們開(kāi)始考慮能否將Sm2Fe17化合物進(jìn)行改進(jìn),使之成為具有永磁特征的材料。
在上述基礎(chǔ)上,1990年,作為歐共體"稀土永磁開(kāi)發(fā)與研究計(jì)劃"首席科學(xué)家Coey采用氣固反應(yīng)法成功地合成了一系列R2Fe17Nx化合物,并對(duì)它們的結(jié)構(gòu)和磁性能作了詳細(xì)研究,發(fā)現(xiàn)Sm2Fe17Nx化合物具有優(yōu)異的內(nèi)稟磁性能,可作為永磁材料,從而宣告了SmFeN稀土永磁材料的誕生。
Sm2Fe17Nx化合物具有優(yōu)異的內(nèi)稟磁性能。它的Js可達(dá)1.54T,(BH)max可達(dá)472.0kJ/m3,完全可以和Nd-Fe-B相媲美;同時(shí)它的各向異性場(chǎng)約為Nd-Fe-B永磁體的3倍;居里溫度比Nd-Fe-B永磁體高160℃,也正因?yàn)槿绱?,Sm2Fe17Nx稀土永磁材料成為了當(dāng)今永磁材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
自Coey等人發(fā)現(xiàn)Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料以來(lái),世界各地迅速掀起了研究Sm2Fe17Nx系永磁材料的熱潮,當(dāng)時(shí)世界上有上百個(gè)試驗(yàn)室投入了這方面的研究。但隨后的一系列試驗(yàn)證明這種永磁材料在產(chǎn)業(yè)化道路上并不成功,出現(xiàn)了研究時(shí)冷時(shí)熱的局面。
近幾年來(lái),隨著汽車(chē)工業(yè)以及電子電器小型化、輕量化的快速發(fā)展,人們對(duì)永磁體提出了更高的環(huán)境使用溫度和磁性能要求,Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料作為一種兼有良好溫度穩(wěn)定性和優(yōu)異磁性能的永磁材料,其潛在應(yīng)用價(jià)值再度引起人們的重視,Sm2Fe17Nx系永磁材料也迎來(lái)了新的研究和開(kāi)發(fā)熱潮。
三、 國(guó)外Sm-Fe-N稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
目前,歐洲和日本在Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料的生產(chǎn)和研究方面處于世界領(lǐng)先地位。
在"稀土永磁開(kāi)發(fā)與研究計(jì)劃"的支撐下,歐洲以Coey教授為代表的磁材領(lǐng)域的科技工作者在Sm2Fe17Nx的微觀結(jié)構(gòu)、磁性形成機(jī)理,氮化機(jī)理,溫度特性等基礎(chǔ)領(lǐng)域做了大量的研究工作,為Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料的誕生、發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn),但遺憾的是他們?cè)赟m2Fe17Nx系稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化方面最終未能有所突破。
日本在Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料研究方面雖然起步比歐洲晚,但是有多家在磁材領(lǐng)域技術(shù)力量雄厚的公司和單位,如日本的廣島大學(xué)、日亞化學(xué)工業(yè)公司、日立金屬公司、東芝公司、住友金屬礦山公司、大同電子公司、TDK公司等一直在進(jìn)行Sm2Fe17Nx系永磁材料的研究,在制備工藝、熱穩(wěn)定性、抗氧化、磁性能研究及產(chǎn)業(yè)化等方面研究成果顯著,現(xiàn)在己能規(guī)模化生產(chǎn)高性能的各向同性和各向異性的Sm2Fe17Nx稀土永磁粉及其粘結(jié)磁體產(chǎn)品。2000年,日本日亞化學(xué)工業(yè)公司從一開(kāi)始就考慮其回收,同時(shí)利用現(xiàn)有的生產(chǎn)鐵氧體的設(shè)備采用還原擴(kuò)散法生產(chǎn)出了Sm2Fe17Nx稀土永磁粉,該磁粉經(jīng)注射成型為粘結(jié)磁體,其最大磁能積(BH)m已達(dá)到103kJ/m3以上,而且熱穩(wěn)定性及耐腐蝕性能好并已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,目前正在進(jìn)一步提高其磁性能,力爭(zhēng)其最大磁能積(BH)max達(dá)到119kJ/m3,。東芝公司采用熔體快淬的法制備(Sm0.7Zr0.3)(Fe0.8Co0.2)9B0.1的非晶帶,經(jīng)晶化熱處理后可獲得微細(xì)、均質(zhì)的晶粒,破碎后氮化獲得(Sm0.7Zr0.3)(Fe0.8Co0.2)9B0.1Nx磁粉,目前該公司已經(jīng)批量生產(chǎn)(BH)max為123kJ/m3的Sm-Fe-N磁粉產(chǎn)品。2002年秋大同電子公司批量購(gòu)買(mǎi)東芝公司的快淬磁粉并將其制備成各向同性粘結(jié)磁體產(chǎn)品,2001年已經(jīng)形成了年產(chǎn)70噸各向同性Sm2Fe17Nx磁體的生產(chǎn)規(guī)模。日立公司研究了多種添加元素對(duì)于改善Sm-Fe-N系化合物性能效果,并詳細(xì)研究了利用氫處理使晶粒細(xì)化效果,發(fā)現(xiàn)通過(guò)復(fù)合添加微量Ti和B并控制氫反應(yīng)條件,能有效地抑制α-Fe的形成,并獲得均勻微細(xì)的組織,經(jīng)過(guò)粉碎成75μm以下的顆粒,然后在氮?dú)夥罩?23~773K數(shù)小時(shí)氮化處理即可獲得磁特性優(yōu)良且穩(wěn)定的可靠的Sm-Fe-Ti-B-N磁粉。
此外,日本TDK株式會(huì)社在雙相納米晶復(fù)合永磁材料的研制也取得了一定進(jìn)展。該公司最近推出的Sm2Fe17Nx/α-Fe各向同性復(fù)合磁體為納米雙晶磁體,其磁性(剩磁,矯頑力、最大磁能積)可達(dá)到:Br=0.99T、HcJ=656 kA/m、(BH)max=140kJ/m3。該磁粉可以重現(xiàn)的(BH)max達(dá)到96 kJ/m3,用這種磁體粉末制作的粘結(jié)磁體的(BH)max可達(dá)70kJ/m3。
在合金的氮化研究方面,國(guó)外的學(xué)者采取了多種先進(jìn)方法進(jìn)行了積極探索。韓國(guó)學(xué)者用Sm2Fe17合金作為靶采用從陰極真空濺射法研究了氮?dú)鈮毫?、流速、熱處理溫度等?duì)氮化后合金顯微結(jié)構(gòu)和磁性能影響,發(fā)現(xiàn)熱處理溫度在530℃,氮?dú)馑俾蕿?0%時(shí)Sm2Fe17Nx的矯頑力達(dá)l000Oe,飽和磁化強(qiáng)度達(dá)6500G;巴西科學(xué)家則在流動(dòng)的N2/H2復(fù)合氣體氣氛中等離子體滲氮,增加復(fù)合氣體中玩濃度能夠減少富氮相Sm2Fe17N8和Sm2Fe17N11的量,增加Sm2Fe17N3和α-Fe的含量,當(dāng)H2含量為70%時(shí)Sm2Fe17N3相的含量達(dá)到最大值。
四、國(guó)內(nèi)Sm-Fe-N稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
在Sm2Fe17Nx稀土永磁材料在日本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的同時(shí),國(guó)內(nèi)不少有遠(yuǎn)見(jiàn)和研發(fā)實(shí)力很強(qiáng)的高校和科研單位,如北京大學(xué)、北京科技大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、四川大學(xué)、鋼鐵研究總院、中科院物理所、中科院金屬所、浙江大學(xué)等也開(kāi)始著手進(jìn)行了這方面的研究。
北京科技大學(xué)周壽增等采用HDDR法獲得了高矯頑力的各向同性Sm2Fe17Nx永磁粉末,并研究了該法工藝與Sm2Fe17Nx永磁性能之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)原始粉末顆粒尺寸、氫處理溫度與時(shí)間以及氮化溫度與時(shí)間對(duì)Sm2Fe17Nx磁粉性能均有較大的影響,當(dāng)原始顆粒尺寸大于10μm時(shí)Br和Hcj均有急劇下降,抽氫時(shí)間小于1小時(shí),合金再化合不完全,磁粉矯頑力較低;他們還研究了Cr、Ga、Co等微量合金元素的單一添加對(duì)合金性能的影響,發(fā)現(xiàn)Cr、Ga可顯著提高磁粉的矯頑力,而Co則使HCj降低。
另外,北科大胡國(guó)輝等采用Sm2O3和Ca、Fe作為原料,1100℃氧化還原4~7h,然后水洗得到了單相的Sm2Fe17化合物,并采用NH3+H2混合氣體進(jìn)行滲氮處理制備Sm-Fe-N合金粉末,并研究了破碎及球磨過(guò)程對(duì)磁性能的影響,指出該過(guò)程對(duì)晶粒的損傷和α-Fe的生成是降低矯頑力的主要因素,但這方面的工藝還需要進(jìn)一步研究。
此外,北科大的邱曉峰等利用低溫液氮球磨技術(shù)制備了Sm-Fe合金粉體,采用XRD、HRTEM和惰性氣脈沖-紅外-熱導(dǎo)等方法對(duì)Sm2Fe17合金粉體在液氮球磨過(guò)程中的組織演變進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,液氮球磨可加速細(xì)化Sm-F合金粉體。隨著球磨時(shí)間的延長(zhǎng),Sm2Fe17相向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變,降低球磨轉(zhuǎn)速可以延緩非晶的形成過(guò)程。液氮球磨過(guò)程可實(shí)現(xiàn)同步氮化,縮短Sm-Fe-N磁性材料的制備工藝流程,有望為制備具有高磁性能的Sm2Fe17Nx納米晶復(fù)合永磁材料提供新的途徑。
河北工業(yè)大學(xué)崔春翔教授等也采用HDDR的方法,并系統(tǒng)研究了微量添加元素Zr、Nb、Ti等對(duì)工藝和合金磁性能的影響,指出Nb,Zr和Ti能有效降低合金中α-Fe的含量,其中Zr含量為1%at時(shí)鑄態(tài)組織中基本不含α-Fe,獲得了良好組織的母合金;隨后采用常規(guī)氮化方法發(fā)現(xiàn)對(duì)于直徑為20μm的顆粒,500℃下氮化6小時(shí)效果最佳,溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng),Sm2Fe17N3合金會(huì)的分解。
中科院沈陽(yáng)金屬研究所對(duì)HDDR過(guò)程的組成結(jié)構(gòu)的變化以及合金元素Ti對(duì)結(jié)構(gòu)與磁體性能的影響進(jìn)行了比較的系統(tǒng)的研究時(shí),制備出了磁性能可達(dá)Br=0.81T,HcJ=1670kA/m,(BH)max=103.5kJ/m3的Sm2Fe17Nx稀土永磁粉末。
總的來(lái)說(shuō),我國(guó)在Sm2Fe17Nx稀土永磁材料的研究方面主要集中在采用HDDR法、傳統(tǒng)粉末冶金法以及還原擴(kuò)散法等與常規(guī)的氮化工藝結(jié)合制備Sm2Fe17Nx磁粉以及微量的一元合金元素的添加等方面,其研究開(kāi)發(fā)都只停留在實(shí)驗(yàn)室的水平,與國(guó)外相比有很大差距,尤其是產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)方面還是空白,還有較長(zhǎng)的路要走。
五、Sm-Fe-N稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化主要癥結(jié)
盡管Sm2Fe17Nx系永磁材料的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,并且和第三代永磁體Nd-Fe-B相比,還有很大的挖掘潛力,但迄今為止,Sm2Fe17Nx系永磁材料并未能真正成為有實(shí)用意義的第四代永磁材料。在當(dāng)今的永磁領(lǐng)域,仍然是Nd-Fe-B雄霸天下,這說(shuō)明在Sm2Fe17Nx系永磁材料的研究和開(kāi)發(fā)中還存在著一些問(wèn)題,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)由于Sm高溫容易揮發(fā),Sm2Fe17的固熔區(qū)太窄,Sm-Fe母合金的熔煉過(guò)程中難以獲得接近正分成分的Sm2Fe17合金。Sm含量過(guò)少,得到的合金含大量的α-Fe,甚至不能形成Sm2Fe17相;Sm含量過(guò)多,合金則會(huì)形成大量富衫相,這些相的形成均會(huì)降低磁體性能。
(2)難于獲得成分均勻,相組成單一Sm2Fe17相合金。Sm2Fe17相合金是通過(guò)包晶反應(yīng)而生成的,在凝固過(guò)程中不可避免地存在或多或少的α-Fe、富衫相等雜相,為了消除鑄態(tài)組織中的雜相,往往通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的均勻化退火工藝來(lái)獲得相組成單一Sm2Fe17相合金。這個(gè)過(guò)程既費(fèi)時(shí)又耗能,導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程成本增加,致使Sm2Fe17Nx磁性材料的工業(yè)化大生產(chǎn)受阻。
(3)Sm2Fe17Nx的高溫分解問(wèn)題還未解決。Sm2Fe17Nx屬于亞穩(wěn)相,在溫度高于600℃時(shí)將發(fā)生分解,且不可逆,即溫度降低也不能再恢復(fù)成Sm2Fe17Nx。因此不能用一般的粉末燒結(jié)法制備Sm2Fe17Nx磁體,只能采用先制備出Sm2Fe17Nx粉末,然后制作粘結(jié)磁體,而粘結(jié)磁體的磁性能普遍低于燒結(jié)磁體的磁性能,所以如何在工藝上有所突破,制備出能在高溫下工作的Sm2Fe17Nx塊狀磁體,是充分發(fā)揮Sm2Fe17Nx永磁體的內(nèi)察磁性能以及能否與Nd-Fe-B磁體競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。
(4)Sm2Fe17合金氮化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)很差。Sm2Fe17氮化不同于普通的鋼鐵氮化,要求所有的Sm2Fe17晶粒必須充分氮化,否則未氮化的Sm2Fe17會(huì)作為軟磁相而嚴(yán)重影響Sm2Fe17Nx的永磁性能。另外根據(jù)微磁學(xué)理論,高內(nèi)稟矯頑力必須在晶粒度接近理論單疇粒子尺寸(0.3μm左右)時(shí)才能得到,雖然通過(guò)氣流磨制粉技術(shù)等技術(shù)能獲得如此細(xì)的粉末,但粉末過(guò)細(xì),氧含量增加會(huì)惡化磁粉性能。
(5)替代元素的作用尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。自Sm-Fe-N發(fā)明至盡,人們?cè)谘芯苛刷鬊,ⅤB,ⅥB,ⅦB,ⅧB(niǎo)族元素如Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta、Mn,Co,Ni以及ⅠB族的Cu和Pr、Ce、Gd等合金元素的添加對(duì)SmFe合金結(jié)構(gòu)以及性能的影響,在某些方面己經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)同,但是仍有不少方面尚存在分歧,尤其是添加合金元素采用不同制備方法得到的SmFeN化合物的結(jié)構(gòu)與性能的影響方面尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)論,有待進(jìn)一步研究。
(6)磁體性能不穩(wěn)定、重復(fù)性差,磁性能和理論值之間存在著較大的差距。制備Sm2Fe17Nx粘結(jié)磁體,需要經(jīng)歷一系列嚴(yán)格而復(fù)雜的工序,由于Sm2Fe17Nx的磁性能對(duì)工藝參數(shù)極為敏感,故重復(fù)性較差;此外,受制備手段、理論研究等多種因素的限制,生產(chǎn)的Sm2Fe17Nx磁粉的磁性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論值。
六、高性能Sm-Fe-N稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)
Sm2Fe17Nx內(nèi)稟磁性能幾乎可以與第三代永磁體Nd-Fe-B相媲美,并且具有居里溫度高(Tc=470℃)、溫度穩(wěn)定性好的顯著優(yōu)勢(shì),完全具備了成為新型永磁材料的條件。但Sm2Fe17Nx的最大缺點(diǎn)是該化合物屬于亞穩(wěn)相,在溫度高于650℃時(shí)完全分解成α-Fe和SmN,因而不能制備出致密的高性能燒結(jié)磁體,只能用來(lái)制作粘結(jié)磁體。如將以同種磁粉制成的燒結(jié)磁體的(BH)max作為100%,那么壓縮成型工藝制成的粘結(jié)磁體為60%,而注射成型磁體僅為35%。所以,能否制備出大塊的燒結(jié)Sm2Fe17Nx磁體,是其產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵。
雖然Sm2Fe17Nx遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到商品化的程度,但短短幾年,發(fā)展極為迅速,很有可能成為繼Nd-Fe-B之后的又一代新型永磁體。特別是由于Nd-Fe-B磁體的急速發(fā)展和市場(chǎng)上需求量的猛增,釹資源正面臨枯竭,所以發(fā)展能夠取代Nd-Fe-B的新型永磁體已勢(shì)在必行,同時(shí)為了滿足日益增長(zhǎng)的對(duì)高溫工作環(huán)境的需要,Sm2Fe17Nx的實(shí)用開(kāi)發(fā)已經(jīng)提上日程。
從商品化生產(chǎn)看,Sm2Fe17Nx永磁體的制備方法和工藝研究受到Sm2Fe17Nx是熱力學(xué)亞穩(wěn)相的嚴(yán)重阻礙,一旦能夠開(kāi)發(fā)出合適條件的制備工藝,那么就有充分開(kāi)發(fā)其內(nèi)稟磁性能的可能性,從而大大加快其商品化進(jìn)程。為加速Sm2Fe17Nx的商品化進(jìn)程,今后的研究重點(diǎn)和要求為:
(1)優(yōu)化現(xiàn)有磁粉加工工藝
永磁體在實(shí)際應(yīng)用中,是各種形狀的永磁元件。其特點(diǎn)是批量大、尺寸精度高,要求采用全自動(dòng)成型。因此解決磁粉工藝問(wèn)題是其實(shí)用化的基本條件。
目前制備Sm2Fe17Nx磁粉及其納米復(fù)合磁粉的制備方法主要有:機(jī)械合金化法、粉末破碎法、熔體快淬法、氫化歧化(HDDR)法等。
其中,機(jī)械合金化法可以制得高矯頑力的各向同性Sm2Fe17Nx磁粉,該法不需要大型的設(shè)備,是一種簡(jiǎn)單的磁粉制造方法,但由于長(zhǎng)時(shí)間的球磨,機(jī)械合金化法極易造成粉末氧化,從而降低磁粉的磁性能,再加上周期長(zhǎng)、能耗大等缺點(diǎn),限制其在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。
熔體快淬法制備的Sm2Fe17Nx化合物粉末組織和成分均勻,晶粒細(xì)小,工藝簡(jiǎn)單,有利于工業(yè)化大生產(chǎn),但由于此工藝條件要求苛刻,大規(guī)模生產(chǎn)有一定困難,如何有效地控制其工藝參數(shù)尚需進(jìn)一步深入探討。
還原擴(kuò)散法利用還原劑還原稀土氧化物,使之成為稀土金屬,再通過(guò)稀土金屬與過(guò)渡族金屬的互擴(kuò)散直接得到稀土永磁粉末。此法制備Sm2Fe17Nx化合物粉末的優(yōu)點(diǎn)是原料成本低,缺點(diǎn)是實(shí)施起來(lái)比較困難。目前日本用此法已經(jīng)獲得了巨大成功并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,但在國(guó)內(nèi)進(jìn)展緩慢。
HDDR工藝由于具有設(shè)備簡(jiǎn)單,均勻性好,含氧量低,收得率高,不僅能制備各向同性而且能制備各向異性磁體等特點(diǎn),是目前具有良好應(yīng)用開(kāi)發(fā)前景的新型的磁粉制備工藝。但是由于該過(guò)程涉及的反應(yīng)眾多,過(guò)程和機(jī)理復(fù)雜,尤其是Sm2Fe17合金在HDDR過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)演化過(guò)程和機(jī)理,以及晶粒細(xì)化機(jī)理尚不完全清楚,所以HDDR法制備Sm2Fe17Nx的工藝還有待進(jìn)一步研究。
雖然實(shí)驗(yàn)室制備的Sm2Fe17Nx永磁性能已經(jīng)獲得了很大的提高,但重復(fù)性差,批量生產(chǎn)性能不穩(wěn)定是目前Sm2Fe17Nx商品化的關(guān)鍵癥結(jié)。第三代永磁體Nd-Fe-B之所以能夠在永磁材料領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位,與其工藝成熟不無(wú)關(guān)系。Sm2Fe17Nx的產(chǎn)業(yè)化化應(yīng)該以現(xiàn)有工藝為基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)出出能夠生產(chǎn)性能優(yōu)良、價(jià)格適中、重復(fù)性好的最佳工藝路線。
(2)努力開(kāi)發(fā)新的粘結(jié)劑和成型方法
粘結(jié)永磁體的生產(chǎn)工藝可分四種:壓延成型、注射成型、擠壓成型和模壓成型。由于Sm2Fe17Nx在較高溫度下會(huì)發(fā)生分解,所以只能制作粘結(jié)磁體。最初人們用有機(jī)物如尼龍、環(huán)氧樹(shù)脂作粘結(jié)劑,由于這些粘結(jié)劑只能使用在200℃以下,不能充分發(fā)揮Sm2Fe17Nx高溫性能好的優(yōu)點(diǎn),所以如何在工藝上有所突破,能否開(kāi)發(fā)新型的粘結(jié)劑,是Sm2Fe17Nx磁體與Nd-Fe-B磁體競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。
近年來(lái),一些低熔點(diǎn)金屬開(kāi)始受到廣泛的關(guān)注,人們用低熔點(diǎn)金屬Zn、Sn等做粘結(jié)劑,但由于低熔點(diǎn)金屬如Zn作為粘結(jié)劑,會(huì)降低飽和磁化強(qiáng)度,進(jìn)而導(dǎo)致(BH)max較低??梢?jiàn),要使Sm2Fe17Nx的性能得到充分發(fā)揮,尋找良好的粘結(jié)劑至關(guān)重要。
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[關(guān)鍵詞]現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造CAD/CAE/CAM
一、前言
我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展,日益受到人們的重視和關(guān)注,在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中,60%~80%的零部件都要依靠模具成形(型)。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗,是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年,我國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度發(fā)展,2003年,我國(guó)模具總產(chǎn)值超過(guò)400億元人民幣。
二、現(xiàn)代模具的設(shè)計(jì)
將客戶提供的圖紙或計(jì)算機(jī)文件資料輸入電腦,使用CAD/CAE進(jìn)行設(shè)計(jì)并做模擬實(shí)驗(yàn),得出所需要的計(jì)算機(jī)文件,在此設(shè)計(jì)過(guò)程中,系統(tǒng)可進(jìn)行圖紙編輯。設(shè)計(jì)完成的模具零部件可使用電腦系統(tǒng)的實(shí)體成型功能將其顯示出來(lái),以便觀察設(shè)計(jì)的正確性及可能需要進(jìn)行優(yōu)化處理,之后還可以借助系統(tǒng)功能進(jìn)行強(qiáng)度、模溫、塑料流動(dòng)狀態(tài)等模擬測(cè)試。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)有誤可重新修改設(shè)計(jì)。
模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù),能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。它使技術(shù)人員能借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形(型)工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
目前,世界上大型的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)有英國(guó)Delcam公司的系列化軟件;以色列Cimatron公司的Cimatron系統(tǒng);澳大利亞Modflow公司的軟件MPA、MPX、MPI;美國(guó)PTC公司CAD/CAE/CAM集成軟件系統(tǒng)Pro/E;美國(guó)EDS公司的UG;美國(guó)Solidworks公司的Solidworks軟件;C-mold公司的注塑模CAE軟件C-mold;近年來(lái),我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的有上海交大的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng);北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件;吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓CAD/CAE/CAM系統(tǒng);華中科技大學(xué)研制的軟件HSC3D4.5F;鄭州工業(yè)大學(xué)Z-mold軟件等。
三、現(xiàn)代模具的制造
1.CAD/CAE/CAM計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬、制造一體化
CAD/CAE/CAM一體化集成技術(shù)是現(xiàn)代模具制造中最先進(jìn)最合理的生產(chǎn)方式。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助工程與制造系統(tǒng),按設(shè)計(jì)好的模具零件分別編制該零件的數(shù)控加工程序是從設(shè)計(jì)到制造的一個(gè)必然過(guò)程,該過(guò)程都是從CAD/CAE/CAM系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的,其加工程序直接由聯(lián)機(jī)電纜輸入加工機(jī)臺(tái),在編制程序時(shí)可利用系統(tǒng)中的加工模擬功能,將零件刀具、刀柄、夾具,平臺(tái)及刀具移動(dòng)速度、路徑等顯示出來(lái),以檢查程序編制的正確性??傊贑AD/CAE/CAM系統(tǒng)內(nèi)編制和模擬加工程序可以充分了解發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,從而在加工之前,將整套加工程序作好完善修改工作,這對(duì)于高效、準(zhǔn)確的加工模具零件有著相當(dāng)重要的意義。
2.先進(jìn)設(shè)備在現(xiàn)代模具制造中的作用
現(xiàn)代模具制造的必然趨勢(shì),就是機(jī)械加工盡可能地取代人工加工,尤其現(xiàn)在數(shù)控車(chē)床、多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、數(shù)控模具雕刻機(jī)、電火花加工機(jī)床、數(shù)控精密磨床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、掃描儀等現(xiàn)代設(shè)備在工廠中的廣泛使用,而且這些設(shè)備大部分所用的程序基本上都是應(yīng)用CAD/CAE/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的,操作人員工作按照規(guī)定的程序裝夾工件,配備刀具和操作,機(jī)臺(tái)就能自動(dòng)地完成加工任務(wù),并將理想的模具零件制造出來(lái)或?yàn)橄乱患庸すば蛲瓿梢?guī)定的部分。3.模具材料及表面處理技術(shù)
因選材和用材不當(dāng),致使模具過(guò)早失效,大約占失效模具的45%以上。在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中,材料所占比重不大,一般在20%~30%,因此,選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。對(duì)于模具鋼來(lái)說(shuō),要采用電渣重熔工藝,如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精細(xì)化、制品化,盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要發(fā)展趨勢(shì)。
模具熱處理的主要趨勢(shì)是:由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展;由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展;另外,目前對(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍(刷鍍)防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。
四、逆向工程
逆向工程即先對(duì)制件(所加工的產(chǎn)品)進(jìn)行掃描生成多種格式的CAD數(shù)據(jù),再在另外的CAD/CAE/CAM軟件中進(jìn)行改型設(shè)計(jì),該技術(shù)是現(xiàn)代模具制造中最流行的模具制造技術(shù)。英國(guó)雷尼紹公司專(zhuān)門(mén)為模具制造開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的掃描系統(tǒng),就可以成功地應(yīng)用于模具制造的逆向工程中,它不僅可以改善數(shù)控機(jī)床的性能,擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的功能,而且還能提高數(shù)控機(jī)床的效率。雷尼紹公司的Retroscan、Renscan200、Cyclone高速掃描機(jī)已被青島海爾、濟(jì)南輕騎、國(guó)家模具中心等單位開(kāi)始使用。
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