第一篇：3D打印技术之FDM(熔融挤出成型)[范文模版]

3D打印技术之FDM（熔融挤出成型）

熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构－“支撑”，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。

这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出PC，PC/ABS，PPSF等更高强度的成形材料，使得该工艺有可能直接制造功能性零件。由于这种工艺具有一些显著优点，该工艺发展极为迅速，目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30％。

适于三维打印机的特点

不使用激光，维护简单，成本低：价格是成型工艺是否适于三维打印的一个重要因素。多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高，便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。

塑料丝材，清洁，更换容易：与其他使用粉末和液态材料的工艺相比，丝材更加清洁，易于更换、保存，不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。后处理简单：仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑后，原型即可使用。而现在应用较多的SL，SLS，3DP等工艺均存在清理残余液体和粉末的步骤，并且需要进行后固化处理，需要额外的辅助设备。这些额外的后处理工序一是容易造成粉末或液体污染，二是增加了几个小时的时间，不能在成型完成后立刻使用。

成型速度较快：一般来讲，FDM工艺相对于SL，SLS，3DP工艺来说，速度是比较慢的。但针对三维打印应用，其也有一定的优势。首先，SL，SLS，3DP都有层间过程（铺粉/液，挂平），因而它们一次成型多个原型是速度很快，例如3DP可以做到一小时成型25mm左右高度的原型。三维打印机成型空间小，一次多成型1至2个原型，相对来讲，他们的速度优点就不甚明显了。其次三维打印机对原型强度要求不高，所以FDM工艺可通过减小原型密实程度的方法提高成型速度。通过试验，具有某些结构特点的模型，最高成型速度已经可以达到60立方厘米/小时。通过软件优化及技术进步，预计可以达到200立方厘米/小时的高速度。

快速塑料零件制造

材料性能一直是FDM工艺的主要优点，其ABS原型强度可以达到注塑零件的三分之一。今年来又发展出PC，PC/ABS，PPSF等材料，强度已经接近或超过普通注塑零件，可在某些特定场合（试用，维修，暂时替换等）下直接使用。虽然直接金属零件成型（近年来许多研究机构和公司都在进行这方面的研究，是当今快速原型领域的一个研究热点）的材料性能更好，但在塑料零件领域，FDM工艺是一种非常适宜的快速制造方式。随着材料性能和工艺水平的进一步提高，我们相信，会有更多的FDM原型在各种场合直接使用。

第二篇：快速成型之熔融沉积造型基本原理和系统组成

快速成型之熔融沉积造型基本原理和系统组成湖南华曙高科快速成型专业人员分析丝状材料选择性熔覆（简称FDM），又称熔融沉积造型。FDM快速模型工艺是一种不依靠激光作为成型能源，而将各种丝材加热熔化的成型方法。此工艺通过熔融丝料的逐层固化来构成三维产品，以该工艺制造的产品目前的市场占有率约为6.1％。研究FDM的主要有Stratasys公司和Med Modeler 公司。此外，清华大学推出了MEM机型。

FDM成形的基本原理：FDM工作原理类似于标花蛋糕的制作。1.丝状热塑性材料材料由供丝机构送进喷头，在喷头中加热到熔融态。2.熔融态的丝状材料被挤压出来，按照计算机给出的截面轮廓信息，随加热喷头的运动，选择性地涂覆在工作台的制件基座上，并快速冷却固化。3.一层完成后喷头上升一个层高，再进行下一层的涂覆，如此循环，最终形成三维产品。

湖南华曙高科快速手板分析FDM快速成形的系统是由硬件系统，软件系统和供料系统组成。其中，硬件系统由机械系统和控制系统组成，软件系统由几何建模和信息处理组成。硬件系统：（1）机械系统相互独立。运动单元只完成扫描和喷头的升降动作，且运动单元的精度决定了整机的运动精度。加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动和高度Z方向的运动。成形室用来把丝状材料加热到熔融态，材料室用来储存FDM用的材料。（2）控制系统。由控制柜与电源柜组成，用来控制喷头的运动以及成形室的温度。软件系统：（1）几何建模单元是设计人员借助三维软件，如Pro/E，UG等，来完成实体模型的构造，并以STL格式输出模型的几何信息。（2）信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算，数控代码生成和对成形系统的控制。如果根据STL文件判断出成形过程需要支撑的话，先由计算机设计出支撑结构并生成支撑，然后对STL格式文件分层切片，最后根据每一层的填充路径，将信息输给成形系统完成模型的成形。供料系统：由马达驱动橡胶辊子，从而将丝料送入成形喷头。

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第三篇：PVC棺材挤出成型工艺

PVC棺材挤出成型工艺

摘要：主要讲述了PVC棺材的挤出成型中应注意的事项，以及PVC棺材的生产工艺流程和生产线设备等。

关键词：熔融、混炼、共聚、共混

一、PVC的结构和性能

1、结构

PVC是使用最广泛的塑料之一，PVC材料是一种非结晶性材，树脂分子链中大多数是头-尾结构，只有少数的头-头结构和尾-尾结构。工业生产的PVC的聚合度在500-2000之间。

2、性能

PVC是无毒无臭的白色粉末。PVC塑料的密度为1.40g/cm3，加入增塑剂和填

3料的PVC塑料的密度通常为1.15-2.00g/cm，玻璃化温度87℃，熔点160-212℃。PVC塑料的力学性能取决于聚合物的相对分子质量、增塑剂及填料的含量。一般情况下，填料含量增加，其拉伸强度降低。未加增塑剂的PVC是硬质塑料，填加增塑剂后，柔软性、伸长率、耐寒性增加，玻璃化温度、脆性、硬度、拉伸强度等均降低。

PVC在65-85℃开始软化，170℃以上成黏流状态，140℃即开始少量分解，随温度升高分解速度增加，190℃以上大量放出HCL气体。PVC的含氯量高达56%，因而具有阻燃性和自熄性；而且具有良好的介电性能，是优良的电绝缘材料。此外，PVC是一种热稳定性较差的聚合物，在光和热的作用下能逐渐分解放出HC1，同时在力、氧、臭氧、氯化氰以及某些活性金属（如铜、锌等）离子存在下，使降解速度大大加快。

PVC脱除HC1后在主链上形成共轭双键，树脂的颜色发生变化。由于PVC热分解时放出HC1，而放出的HC1又对PVC的降解起催化作用，进一步加快其降解速度，因此，往往要加入某些碱性物质作为稳定剂，以防止PVC热降解。

尽管如此，RPVC的熔体流动性仍然较差，需要较大的注射压力，同时为避免出现熔体破裂现象，在成型中宜选用低速注射。

PVC吸水性较小，通常在0.1%以下，对要求不高的制品，成型前可不干燥。为减少PVC加工过程中分解出的HC1气体对设备和模具的腐蚀，设备和模具必须选择防腐的金属材料，并做好相应的防腐工作。

二、PVC材料改性

PVC具有优异的化学稳定性，它对大多数的无机酸和碱是稳定的，但在浓的硫酸、硝酸和铬酸的作用下发生降解。

在硬质PVC（PVC-U）中，为了改善PVC的热稳定性、润滑性、增韧性及外观质量等，应加入各种助剂。提高PVC塑料性能的主要途径是寻找合适的稳定剂、增塑剂、填充剂等助剂进行合理配置，通过共聚和共混对PVC进行改性是一种有效的方法。

三、PVC管材的简介

PVC塑料是一种多组分塑料，根据不同的用途可加入不同添加剂，因组分不同，PVC制品呈现不同的物理力学性能，针对不同场合应用。而PVC塑料管在塑料管中所占的比例较大。

PVC管材分硬软两种，RPVC管是将PVC树脂与稳定剂、润滑剂等助剂混合，经造粒后挤出机成型制得，也可采用粉料一次挤出成型。RPVC管耐化学腐蚀性

与绝缘性好，主要输送各种流体，以及用作电线套管等。RPVC管易切割、焊接、粘接、加热可弯曲，因此安装使用非常方便。SPVC管是由PVC树脂加入较大量增塑剂和一定量稳定剂，以及其他助剂，经造粒后挤出成型制造。SPVC管材具有优良的化学稳定性，卓越的电绝缘性和良好的柔软性和着色性，此种管常用来代替橡胶管，用以输送液体及腐蚀性介质，也用作电缆套管及电线绝缘管等。

硬管生产中树脂应选用聚合度较低的SG-5型树脂，聚合度愈高，其物理力学性能及耐热性愈好，但树脂流动性差，给加工带来一定困难，所以一般选用黏度为（1.7~1.8）×10-3Pa•s的SG-5型树脂为宜。硬管一般采用铅系稳定剂，其热稳定性好，常用三盐基性铅，但它本身润滑性较差，通常和润滑性好的铅、钡皂类并用。加工硬管，润滑剂的选择和使用很重要，既要考虑内润滑降低分子间作用力，使熔体黏度下降有利成型，又要考虑外润滑，防止熔体与炽热的金属粘连，使制品表面光亮。内润滑一般用金属皂类，外润滑用低熔点蜡。填充剂主要用碳酸钙和钡（重晶石粉），碳酸钙使管材表面性能好，钡可改善成型性，使管材易定型，两者可降低成本，但用量过多会影响管材性能，压力管和耐腐蚀管最好不加或少加填充剂。

四、PVC棺材生产线的工艺流程

生产流程原料+助剂配制→混合→输送上料→强制喂料→锥型双螺杆挤出机→挤出模具→定径套→喷淋真空定型箱→浸泡冷却水箱→油墨印字机→履带牵引机→抬刀切割机→管材堆放架→成品检测包装

RPVC管的成型使用SG-5型PVC树脂，并加入稳定剂、润滑剂、填充剂、颜料等，这些原料经适当的处理后按配方进行捏合，若挤管采用单螺杆挤出机，还应将捏合后的粉料造成粒，再挤出成型：若采用双螺杆挤出机，可直接用粉料成型

另外，在生产中可与上述所示流程不同，即采取粉料直接挤出管材而不进行造粒，但应注意两点：其一，粉料直接挤出成型最好采用双螺杆挤出机，因粉料与粒料相比，少了一次混合剪切塑化工序，故采用双螺杆挤出机可加强剪切塑化，达到预期效果；其二，因粒料比粉料密实，受热及热的传导不良，故粉料的加工温度可比相应粒料的加工温度低10℃左右为宜。

五、PVC管材生产线设备

（1）原料混合：是将PVC稳定剂、增塑剂、抗氧化剂等其它辅料，按比例、工艺先后加入高速混合机内，经物料与机械自摩擦使物料升温至设定工艺温度，然后经冷混机将物料降至40-50度；这样就可以加入到挤出机的料斗。

（2）挤出机部分：本机装有定量加料装置，使挤出量与加料量能够匹配，确保制品稳定挤出。由于锥形螺杆的特点，加料段具有较大的直径，对物料的传热面积和剪切速度比较大，有利于物料的塑化，计量段螺杆直径小，减少了传热面积和对熔体的剪切速度，使熔体能在较低的温度下挤出。螺杆在机筒内旋转时，将PVC混合料塑化后推向机头，从而达到压实、熔融、混炼均化；并实现排气、脱水之目的。加料装置及螺杆驱动装置采用变频调速，可实现同步调速

（3）挤出模头部分：经压实、熔融、混炼均化的PVC，有后续物料经螺杆推向模头，挤出模头是管材成型的关建部件。

（4）真空定型水箱用于管材的定型、冷却, 真空定型水箱上装有供定型和冷却的真空系统和水循环系统，不锈钢箱体，循环水喷淋冷却, 真

空定型水箱上装有前后移动装置和左右、高低调节手动装置。

（5）牵引机用于连续、自动地将已冷却变硬的管材从机头处引出来，变频调速。

（6）切割机：由行程开关根据要求长度控制后，进行自动切割，并延时翻架，实行流水生产,切割机以定长工开关信号为指令，完成切割全过程，在切割过程中与管材运行保持同步，切割过程由电动和气动驱动完成,切割机设有吸尘装置，将切割产生的碎屑及时吸出，并回收。

（7）翻料架翻料动作由气缸通过气路控制来实现，翻料架设有一个限位装置，当切割锯切断管材后，管材继续输送，经延时后，气缸进入工作，实现翻料动作，达到卸料目的。卸料后经延时数秒自动复位，等待下一循环。

六、挤出工艺控制

在生产过程中，由于PVC是热敏性材料，即使加入热稳定剂也只能是提高分解温度，延长稳定时间而不可能不出现分解，这就要求PVC的成型加工温度应严格控制。特别是RPVC，因其加工温度与分解温度很接近，往往因为温度控制不当造成分解现象。因此，挤出温度应根据配方、挤出机特性、机头结构、螺杆转速、测温点位置、测温仪器的误差及测温点深度等因素确定。（1）温度控制

温度是影响塑化质量和产品质量的重要因素。温度过低，塑化不良，管材外观和力学性能较差，经分流器支架后，熔接痕明显或熔接处强度低。由于PVC热稳定性较差，温度过高会发生分解，产生变色、焦烧，使操作无法进行。具体温度应根据原料配方，挤出机及机头结构，螺杆转速的操作等综合条件加以确定。（2）螺杆冷却

由于RPVC熔体黏度大，流动性差，为防止螺杆因摩擦热过大而升温，引起螺杆黏料分解或使管材内壁毛糙，必须降低螺杆温度，这样可使物料塑化好，管内表面光亮，提高管材内外质量。螺杆温度一般控制在80~100℃之间，若温度过低反压力增加，产量下降，甚至会发生物料挤不出来而损坏螺杆轴承的事故。因此，螺杆冷却应控制出水温度不低于70~80℃。冷却方法是在螺杆内部用通铜管的方法进行水冷却。（3）螺杆转速

螺杆转速的快慢关系到管材的质量和产量。螺杆转速的调节根据挤出机规格和管材规格决定。原则上，大机器挤小管，转速较低：小机器挤大管，转速较高。一般ф45单螺杆挤出机，螺杆转速为20~40r/min，ф90单螺杆挤出机，螺杆转速为10~20r/min；双螺杆挤出机15~30r/min。提高螺杆转速虽可一定期程序上提高产量，若过高地追求产量，不改变物料和螺杆结构的情况下，会引起物料塑化不良，管壁粗糙，管材强度下降。（4）定径的压力和真空度

管坯被挤出口模时，温度还很高。为了使管材获得较低的粗糙度、正确的尺寸和几何形状，所以，管坯离开口模时必须立即定径和冷却。RPVC管材一般均采用内压外定径的方法，管内通压缩空气使管材外表面紧贴定径套内壁定型并保持一定圆度，一般压缩空气压力范围在0.02~0.05Mpa，压力要求稳定，可设置一贮气缸使压缩空气压力稳定。压力过小，管材不圆，压力过大，一是气塞易损坏造成漏气，二是易冷却芯模，影响管材质量，压力忽大忽小，管材形成竹节状。

若采用真空法定径，其真空度约为0.035~0.070Mpa。（5）牵引速率

牵引速率直接影响管材生产的产量，同时影响管材壁厚，牵引速率不稳定会使管径出现忽大忽小的现象。牵引速度应与管材的挤出速率密切配合。正常生产时，牵引速率应比挤出线速度稍快1%~10%。牵引速率愈慢，管壁愈厚，牵引速率愈快，管壁愈薄，还会使管材纵向收缩率增加，内应力增大，从而影响管材尺寸、合格率及使用效果。生产中调节牵引速率可用以下简单方法，将挤出的管材放于牵引履带内，但履带不夹紧管材，观察履带与管材线速率差，若牵引速率比挤出速率慢，应调节加快到壁厚符合要求为止。

参考文献

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第四篇：热成型技术（定稿）

王辉：热成型技术可以帮助汽车节能减排http://auto.QQ.com

2009年10月20日18:31

腾讯汽车

我要评论(0)主持人：下面进行今天最后一个主题演讲。下面有请本特勒汽车工业亚太区车身技术总监王辉博士。他演讲的题目是汽车安全设计及车身轻量化——本特勒热成型技术的应用。

王辉：我叫王辉，我来自德国本特勒集团。

不管现在的汽车动力是混合型的动力，还是电池的电动力，汽车车身轻量化的问题是一个主要的问题，汽车越轻，同样的动力他跑得越快，在同样的动力下他跑得远。所以我们今天的题目主要是讲一下怎么样用现代的工业技术以及新材料把车身在满足一些技术条件，比如说碰撞条件、干路条件下能满足轻量化，在节能减排方面做一些贡献。节能减排是一个大趋势，本特勒作为全球最大的汽车零部件供应商之一，我们可以说本特勒也在行动以节能减排。

我今天题目主要有几个部分，在技术报告之前，我用几分钟给大家介绍一下本特勒。另外，我再介绍一下关于二氧化碳的减排，这个题目今天我们前面的报告人都已经介绍了，我再简单介绍一下。另外，在车身上面材料的使用，为什么使用这个材料，这个材料有什么好处。我以前在国内做报告的题目就是这样：对于不同的零件我们可以使用不同的材料，满足他的技术要求，根据这个设计来满足轻量化的要求。另外，我给大家介绍我们近一两年在市场上推广的三个技术。最后，我要介绍三个例子，通过这三个例子大家可以看出来，作为节能减排，我们车的轻量化怎么能够在车的设计过程中考虑到成本的要求、轻量化的要求、技术的要求。

首先，本特勒。本特勒是一个家族企业，它已经存在了130年的历史。他以前是一个铁匠出身的，在50年代的时候，他曾经生产过五千辆最小车。60年代，本特勒集团分成三个分支，有钢管、钢材、汽车技术、贸易。我们今天主要讲的是汽车贸易，在汽车贸易里面我们有三个产品部门，第一个是底盘部门，我是来自车身部门的。另外一套，我们还有发动机和排气管道部门，另外，我们还有工程技术公司。本特勒全球在汽车行业总共在二十多家，有52个工厂16个研发中心，去年在汽车行业的销售量是46亿欧元，全球18000名员工。它的主要产品提前已经提到了，主要是底盘，底盘部门有底盘零件和底盘模块。我们还有车身件，车身件在车身里面，主要是A铸、B铸、前面保险杠这些系统。这些系统在汽车轻量化里面可以做很多的文章，因为在车身里面，碰撞是一个主要的，现在国内汽车要打开国际的碰撞门，你必须考虑到你这个车的设计，怎么样才能设计出一个车在国外欧洲碰撞的时候能够达到它的五星、四星的要求。我们这里面主要的安全零部件就拆开了热成型技术。我们主要发动机的钢管和排气管道，我们公司还有一个钢管厂，它是高强度的钢管它的抗强度能够到1600兆发左右。

这是我们公司以后要创新发展的未来，现在主要有三个：去年我们在国内搞技术展览的时候，我们已经提到这三个模块：这三个模块一个是有效合理的利用资源。有效合理的利用资源主要是考虑加工，我们通过不同的创新、改革使我们的先进工艺技术应用到生产中去，使能源消耗降低。这样我们有效的使用资源。另外，我们考虑到安全性。因为汽车的安全性是一个主要的课题，我们生产出来的车必须要安全。另外，就是环境保护，我们主要是考虑到怎样使汽车轻量化以达到减排的效果。所以我们不但在汽车零部件里面使用热成型技术，还有碳纤维材料，我们也可以提供这些产品的设计和生产。

接下来简单介绍我们公司的情况，我们公司在中国的业务也开展得很好，目前中国有四家工厂，两家在上海，一家在长春，另外一家在福州，而且我们公司是第一家把热成型技术引入中国的公司。前面介绍了我们公司。

下面讲一下我们下一个课题，这个课题主要是二氧化碳的规则。这个规则主要是欧共体定的规则。02年65%的车二氧化碳的排放量必须不能超过130克，05年，55%的车必须达到这个要求，如果不能达到这个要求，有一个惩罚，就是惩罚我们汽车厂，如果汽车厂超过一克，罚款五欧元，如果超过四克，每一克要付费95欧元。从2019年以后，所有的车生产，如果超出了这个标准，每一克都要罚款95欧元。这对汽车轻量化起到了很大的作用。这里面我们做了一个市场调查，如果车身或者整车的总量减轻一公斤，它的油耗可以节省多少升每公里，但是二氧化碳的排放量减少0.06克。这个0.06克是一个很小的数字，我们可以忽略不计，但是如果你从北京开到上海，来回跑一趟，二氧化碳的排放量就是很大的数字。而且如果你超过一克，从2012年开始，如果减轻重量一公斤，我就可以节省成本5.7欧元。这5.7欧元人民币就是57块钱。我们通过这个可以看出来，汽车的轻量化是非常关键的。在满足节能减排的大趋势下，作为一个汽车工程技术人员，必须要考虑到汽车的轻量化。我们做过一个调查，车身重量占整个车的40%，如果我们把车身减轻，整个车的重量就能够减轻。现在一般的设计都是单一的车型，我可以用全钢板车身结构，豪华车或者是奥迪车，全部是铝合金材料。在将来我们要考虑的肯定是车身的多样化，或者是材料的多样化。你要用不同的材料到不同的零部件上面去。以满足他的技术要求。这些材料比如说我们这里面说的有超高强度钢，一般抗拉强度在800以上的我们叫它是超高强度钢。比如说热成型技术，它的抗拉程度可以到1500、1600。铝合金、碳纤维复合材料，镁合金，这些技术在我们公司里面都可以进行设计以及进行生产。而且我们有一些产品已经在用这些方面的技术。

这是在德国汽车学会，由大众汽车公司牵头进行的研究。它是超级轻量化的车。这个车身的设计是有180公斤。这个车型是一个高尔夫(图库 论坛)的车型，这个高尔夫车型现在是180公斤，跟高尔夫

3、高尔夫4对比，它的材料减轻30%多。铝合金占了53%，有96公斤左右。钢板、钢材66公斤，镁合金11公斤，还有一些塑料件，这里面可能还有碳纤维复合材料。大家如果看一看的话，这里面的技术用了很多，比如说灰色的是热成型零部件，这里面表示，前面中央通道及以及底盘，底部通道，都是用高强度钢。为了满足侧面碰撞，A如和门底下的踏板，都是用热成型技术。再看这个车，这个车在欧洲碰撞已经拿到五个星，如果我们对它进行分析，看看哪些零部件我们可以改。看看在大的零部件能不能减轻它的重量。通过我们对前后保热成型材料，对顶部、底部，我们整个可以做一下估算。在满足这个技术要求情况下，碰撞要求、钢度要求等等要求情况下，我们可以减轻重量66公斤，这个66公斤是什么概念？成本我们现在不要考虑。因为铝合金和镁合金的材料成本肯定是很高的。我们现在根据技术进一步的创新，我估计成本肯定会降下来。我们考虑到二氧化碳的排放。这个排放我们可以考虑它在生产中，比如说复合材料或者是铝合金，它在生产中产生的二氧化碳提高了。但是，如果在使用期间它就降低了。而且在回收方面，因为复合材料等等的回收产生的二氧化碳也提高了。所以我们把整个考虑一下，如果一个车的使用寿命是20万公里，我们可以计算一下，它的二氧化碳的排放量可以减排670公斤。这670公斤我们除20万公里，等于是我们每公里减排4克二氧化碳。你一公斤，或者是一克，如果没有达标，你必须罚款95欧元，4克相当于400欧元左右，通过我们的分析，我们认为有可能根据我们的技术，尤其是热成型技术，我们能满足节能减排的要求。前面谈到了很多的热成型技术，热成型到底是什么样的技术？热成型其实是很简单的一个技术。大家可以看出来，这个工艺过程很简单，首先是开点、下料，进行炉子的加温，这个温度一般是在950度左右加温。加温以后，一次冲压成形，然后再进行冷却。这个技术和一般的冲压技术的区别多了一个模子。模具里面有一套冷却系统。它减轻重量，因为它强度提高了，所以重量可以减轻。而且可以减少它里面加强板的数量，比如说我们可以看出来，这里面的中央通道是大众车的一个通道，我们可以通过热成型技术可以用到中央通道里面去，加强板等一些零部件就可以省掉了。因为我们是一次成型，所以我们就需要一套模具。同时，它的成型的精度非常高。另外，它的碰撞的能力非常优秀。

这是我们一般用在汽车材料上面的图，我们也称它为香蕉图，因为它的形状像香蕉。一般我们国内在车身的材料是在这个范围之内，它的强度是200兆帕，它的强度是40%，因为它比较软，比较容易成型。它的原始材料没有加温之前强度已经很高了，延伸率15%。通过加热，它的材料里面，晶体发生变化，然后变到这个程度情况下，我们进行冲压成形，这个材料一加热950度以后，钢板肯定还是软的，在这个情况下加热成型。成型的同时进行冷却。冷却是轧果处理了，它的强度就提高了。热成型技术和我们老祖宗以前造剑的技术是一样的。王麻子菜刀很快，它的刀的成型也是经过炉子里面烧，进行锤打，到炉子里面冷却。这个工艺的好处是它的成型在25秒到30秒这么很短的时间内来完成。这个技术是很关键的。这个材料是1600兆帕，跟200兆帕相比，我们强了8倍。国内的这些厂家经常提这个问题，你这个材料技术好，哪个零部件我是第一优选，比如说要热成型技术。这里面是我们在市场调查，上面这些图形，所有这些零部件标志，在06年以前都可以采用热车型技术进行生产的。现在我们已经拓宽了，比如说这个中央通道，在06年如果这个曲线进行对比，本特勒每年可以生产八百万件，而且BERU是在汽车零部件里面首选的零部件。

热成型我们公司是全球领先的，我们不光停留在以前的热成型技术上面，我们这几年在热成型技术开发获得了很大的成功。比如说我们最里面一个技术，这个技术我们通过分析计算，我们发现这些零部件BERU的厚度，到底不部不要那么厚，中间厚一点，根据不同的厚度，我们可以在材料开展的过程中进行汞压，使得板的厚度根据我们的要求来调整轧汞的参数来满足他不同的厚度。冲压以后下料，下料以后进行热成型，最后冲压成形。这里面的好处，我哪个地方厚就可以进行热成型加工，一套模具就可以满足他的要求。这个技术我们已经成功的用到了宝马X5(图库 论坛)上面去。

另外一个，打补丁技术，在碰撞的时候，有机的部位会加强，加强需要加强板和加强金。我们在BERU的技术里面，两个料同时进行下，下完了以后点焊连接起来，一起送到炉子里面加温，一次成形，这个技术解决了：第一，省一套工序费用。第二，如果你单独进行加工，最后技术组装焊接的话，它的强度很高，焊接不在一起。这种技术它解决了撞碰带来的困难。这里面大家要问了，你在加温之前焊在一起了，再加热以后再成型，这两个点会不会脱落？我们可以解决这个问题。另外，局部进行加热，尤其在侧面碰撞，它里面的要求特别高，最高的要求你顶部材料强一点，底部弱一点，所以碰撞的时候，底部吸收能量多一点。我们这个技术现在已经成功的运用到了奥迪Q5(图库 论坛)的技术上面去了，奥迪Q5去年在欧洲获得车身展的最优秀奖。一般碰撞的时候顶部变形小一点，底部变形大一点。如果我们以热成型，不同材料局部加热，底部变形很小，顶部变形很大，可以满足碰撞的要求，使得底部能量吸收多一点，因为底部的空间比较大。在优化的过程中我们发现，这里面有一个轻量化的对比。如果用冷成型，它的重量是8.7公斤，如果我们用这个技术，4.5公斤。整车的重量减轻4.3公斤。我们不断的提高，还可以把重量减轻。

下面讲三个例子。我们经过分析、计算，完全可以做到把外面这个板热成型，如果我们采用热成型技术，连成的三件我们可以连件进行组成，重量可以减轻八公斤，性能可以提高，成本上面少了一个零件，总量减轻了，装配成本减少了。所以我们这个零件在葡萄牙进行量产。另外，我们这里面做了一个例子，这个车已经碰撞无形，但是由于车底很重，我们通过进行比较可以看出来，这里面有五层板连接起来的，大家看这个照片，这个照片是这个车子的切割照片，这个车子是帕萨车车子的切面，这里面就是用热成型技术，我们可以在保证它的性能的情况下，减轻车底的重量7%，这个7%的数字很小，但是这个车420公斤，7%的概念相当于是30公斤左右。最后一个例子，我们把20年以前的车进行分析，看这个车能不能满足现在的欧洲碰撞要求。大家可以看出来，如果20年前的车与我们在做碰撞，全面的碰和侧面的碰，整个车压缩得很大，我们对它进行分析，以前用的车身材料没有用高强度钢，用600兆帕的钢也是占8%左右。我们进行优化、分析，采用高强度钢，我们可以发现，最里面优化前和优化后，我们可以减少它的变形将近800毫米，800毫米可以把里面的驾驶员的生命进行保护，碰撞以后他没有进行压缩。车内碰撞可以减少500毫米。

这就是我今天要做的报告，谢谢大家！

第五篇：褐煤成型技术分析

褐煤成型技术

1褐煤多联产技术

褐煤多联产是以褐煤为原料，集褐煤预处理，气化，化工合成，发电，供热，废弃物资源循环利用等单元工艺构成的褐煤综合利用系统，其整个核心工艺是褐煤预处理及煤的干燥，干馏，成型，气化，燃烧，其过程是通过大规模的褐煤预处理提质后，将提质煤放在燃烧炉或气化炉燃烧和气化，气化后粗合成气通过气体净化单元处理后再通过合成反应器，生成合成氨，甲醇，二甲醚，合成油等洁净燃料或其它高附加值化工产品，反应尾气直接通往燃气-蒸汽联合循环发电或开展热，电，冷联产。

褐煤多联产工艺具有产品结构灵活，生产成本低，能源转化效率高和环境友好等特点，可以最大限度地处理或利用煤炭中的污染物，体现了循环经济的理念。由于我国的能源结构是以煤炭为主，而褐煤又占有相当的比重，并在相当长的时间内难以改变这种格局。因此，我国的经济要想可持续发展，就必须在实现褐煤资源的高效，洁净利用，优化终端能源结构上下功夫。褐煤多联产就是解决这一问题的综合利用技术。

2褐煤干燥

2.1褐煤干燥工艺

褐煤干燥提质按干燥介质与褐煤接触的方式划分，可分为两类：直接干燥和间接干燥。直接干燥是褐煤直接与热介质接触，通过热介质蒸发褐煤水分而达到干燥褐煤的目的。直接干燥可分为普通蒸发干燥，热油干燥，热水干燥，蒸汽空气联合干燥等。间接干燥通常是褐煤不直接与热介质接触，通过换热器与热介质换热，吸收热量蒸发水分而达到干燥的目的。德国多特蒙德大学Strauss等研究开发了热压脱水工艺（MTE），国内中国矿业大学通过“985”优势学科平台建设，已搭建了褐煤热压脱水实验系统，国内大唐华银及一些电厂等单位正在作相关研究。

2.1.1褐煤直接干燥工艺

褐煤直接干燥通常是将热介质直接与褐煤接触蒸发水分而达到干燥褐煤的目的。按照干燥床型，干燥温度，进料时间或产品是块煤还是粉煤等因素来进行划分，工艺略有区别。普通干燥方式有固定床，流化床，回转窑等。每一种都有其优缺点。它们大部分都在相对低温条件下的干燥，通常干燥介质为热烟气。由于褐煤的燃点较低，干燥过程中常因局部过热，使煤质变差，控制不好还会引起燃烧和爆炸。但由于这些工艺在常压低温下进行，所以成本较低。如果干燥后的产品立即使用的话，可采用这些工艺，由于没有改变煤的疏松结构，一旦重新处于潮湿的空气或水中，又会迅速吸收失去的水分。

2.1.2褐煤间接干燥工艺

褐煤间接干燥通常是热介质不直接与褐煤接触，通过换热器吸收热量蒸发水分而达到干燥褐煤的目的。管式干燥机就是采用这种间接干燥的原理，煤在管内流动，蒸汽通过管壁传热，褐煤吸热达到干燥的目的。这种工艺具有安全性，可靠性的特点，因而，特别适用于燃点低，易燃，易爆的年轻煤种。

采取合理的结构可以取得较好的干燥效果。管式干燥机就是一种较好的间接干燥工艺技术。

2.2褐煤成型工艺原理

褐煤热压成型工艺是根据褐煤毛细孔模型的原理，褐煤中有大量含水的毛细孔，毛细孔中含有一定量的内水，经采用干燥工艺后，大部分的内水被干燥，少部分水分作为黏结剂。根据褐煤的类型和成型原理，需保留一定的水分，成型时毛细孔被压溃，进而充填煤粒间的空隙，呈现出相互作用的分子间力，加强了煤粒间的接触而成型。成型后的褐煤毛细孔结构被破坏，故重新吸附水现象大为降低。无黏结剂高压热压成型与有黏结剂成型比较，有其独特的优点。产品能量密度较高，含水量少，强度高，不需要添加有机黏结剂，有一定的防水 褐煤烘干机

性，适合长途运输。

2.3国内外褐煤干燥研究应用情况

为了更高效地利用褐煤，国内的研究机构和企业都进行了大量的工作。目前，澳大利亚，美国，德国，希腊，波兰等国家都有丰富的褐煤资源，为了增加低阶煤在市场的竞争力，提高电厂效率，都进行了褐煤干燥技术的研究工作，其中褐煤的预干燥处理技术是这几年的研究重点。在欧洲，褐煤的干燥也是洁净煤技术项目中的一个重要组成部分。

美国针对褐煤，也在开展煤炭干燥和煤质改性的研究。印度尼西亚（简称“印尼”）拥有丰富的褐煤资源，原煤灰分很低，但水分高达20～60，因此，印尼煤炭企业也在寻求经济高效的褐煤干燥技术，以增强印尼煤在国际市场的竞争力。

国外新近开发研究的用于褐煤的气流干燥，流化床干燥等技术，属于快速直接干燥，其效率高，蒸发强度大，自动化程度高，但其投资较高，目前尚处于试验阶段。如德国RWE公司研发的蒸汽流化床干燥褐煤的工艺，澳大利亚研发的闪蒸干燥管干燥褐煤技术等。

目前，褐煤加工利用在我国刚刚起步。褐煤提质应根据褐煤质量性能，产品市场定位，选择相应的加工技术。目前我国研究开发的若干种褐煤提质技术中，已进行工业化试生产的技术主要有：大连理工大学的褐煤固体热载体法快速热解技术，鞍山热能研究院的褐煤低温干馏改质技术，北京柯林斯达能源技术开发公司的褐煤低温干燥改性提质技术等。这几种技术所采取的干燥方法和加热温度不同，产品方案和产品性能也有差异，均已在国内褐煤产地建立了工业化试生产装置。国内还有常见的回转圆筒干燥机，属于直接干燥，技术成熟，操作稳定，但设备体积，质量大，蒸发强度低，干燥停留时间长，不适宜用于高挥发分的褐煤干燥。目前中国煤炭科学研究院对此做过一些工作，但由于回转圆筒干燥机出力较低，基本否定用于褐煤干燥工业化生产。由上述可见，要满足未来煤炭技术需要的干燥方法，必须达到以下目标：减少对环境的污染；适应未来褐煤深加工工艺过程的需要；降低干燥过程的能源消耗，提高深加工过程的效率；降低生产成本，提高对进口燃料的竞争能力。

3褐煤预处理后的综合利用工艺褐煤通过干燥，干馏，成型后的产品可采用先进的气流床（粉煤加压气化），碎煤移动床（固定床加压气化）等气化技术将其大规模加压气化，具有环保性能好，原料适应，效率高的特点。煤气化后得到CO H2 CH4粗合成气，是制合成氨，甲醇，甲烷气，油品和IGCC的原料气体.3.1褐煤制合成氨工艺

褐煤通过干燥，干馏或成型后进入气化单元，得到的合成气中的CO可通过蒸气变换，在催化剂作用下反应得到H2 CO2，其中的CO2是生产尿素的原料。变换气再经过气体净化，如低温甲醇洗，甲烷化（或液氮洗），配氮，压缩后进行氨合成，最后得到产品尿素，内蒙古呼伦贝尔盟金新化工有限公司投资31.5亿元的年产50万吨合成氨，80万吨尿素的煤化工项目已经开工建设。该合成氨装置以宝日希勒煤田的褐煤为原料，采用英国BGL熔渣煤气化技术，将于2011年6月建成投产。

3.2褐煤制甲醇工艺

利用褐煤预处理后进行煤气化得到合成气再作为甲醇原料是一个非常好的原料路线，甲醇无论是作为过渡性混合燃料，还是成为燃料电池的重要原料，有很好的前景。关键决定选择煤气化技术和装置规模。煤气化后得到（CO H2）粗合成气中CO H2是制甲醇的原料气。粗合成气先经预变换后，再经低温甲醇洗，压缩，甲醇合成，甲醇精馏，最后得到甲醇。扎赉诺尔煤业有限公司建设年产60万吨褐煤制甲醇生产线项目已经立项。内蒙古鲁新能源开发有限公司依托当地丰富的褐煤，水资源，规划建设年产300万吨甲醇项目，一期建设年产120万吨甲醇及转化烯烃项目。

3.3褐煤制氢工艺

20世纪70年代初国际上出现的石油危机使人们对石油天然气的安全供应问题有了深刻的认识，从而促进了煤气化技术的进步。

通过气化实现能量的有效转换，以减轻对石油资源的依赖。粗合成气经变换后CO可降至0.2左右。再通过酸性气体脱除后，能得到98以上的氢气。在煤制油的直接液化工艺中，氢气是重要的原料；氢还可用做燃料电池的燃料。

3.4褐煤间接液化制备油品工艺

褐煤间接液化技术是先将煤气化生产合成气，然后以合成气为原料通过费托合成生产出馏程不同的液态烃。煤间接液化包括煤气化单元，气体净化单元，F-T合成单元，分离单元，后加工提质单元等。与直接液化技术相比，间接液化技术对煤质要求不高。南非于20世纪50年代开始建设商业化工厂，目前已形成年产700万吨产品生产能力。国内间接液化技术开发也有20年的历史，已建成了低温浆态床合成油中试装置，并进行了长周期试验运行，获得了高质量柴油产品。

2009年我国煤制油项目先后试车成功，神华集团的直接液化和中科合成油公司的间接液化自主知识产权煤制油技术得到验证。2009年1月，神华集团鄂尔多斯百万吨级直接液化煤制油示范装置试车成功，并于三季度进行第二次试车，截至12月份，已经总计出产了10万吨左右汽油，柴油等油品，首列石脑油专列于10月18日载着2300吨石脑油出厂运往天津港外销。神华煤制油化工公司18万吨/年的铁剂浆态床间接液化装置也成功试运行，神华集团也已经正式拿到成品油批发执照。截至2009年年底，我国煤制油产能达到168万吨。应用中科合成油公司铁基浆态床间接液化技术的3套工业试验装置也陆续投产。伊泰16万吨/年煤制油项目于2009年3月试车成功，并于9月正式投产，截至4季度，该项目累计生产油品1.2万多吨。伊第8期汪寿建：褐煤干燥成型多联产在工程实践中的应用和发展？1383？

泰煤制油公司和内蒙古石油化学工业检验测试所制定了《F-T合成柴油》，《F-T合成石脑油》企业标准，这两项标准填补了我国煤制油品标准的空白。预计在2010年我国已经建成的煤制油示范项目将陆续迈向商业化运营阶段，直接液化煤制油和间接液化煤制油的经济性，产品方案和质量指标将经受市场的考验。

3.5褐煤用于燃气蒸汽联合循环发电工艺

燃气蒸汽联合循环发电（integratedgasificationcombinedcycle，IGCC），是把高效的联合循环总能系统和洁净的燃煤技术结合起来的先进发电系统。

它由两部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉，空分装置，煤气净化设备（包括硫的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统，余热锅炉，蒸汽轮机发电系统。IGCC洁净煤发电的主要特点如下所述。

（1）热效率高，目前已达43～46，计划2010年可达到50.（2）环保性能好。脱硫率98～99，NOx排放等同于天然气，CO2排放也降低。

（3）燃料适应性强，对高硫煤有独特的适应性。

（4）可用于对燃油联合循环机组及老燃煤电厂改造，达到提高效率，改善环保的目的。褐煤作为原料用于燃气蒸汽联合循环发电技术工艺流程。

IGCC的发展主要经历3个阶段：原理概念性验证阶段，商业示范验证阶段，商业化阶段。目前，对第二代阶段技术进行完善与提高，向第三代技术过渡并实现商业化应用已成为发电技术的主要发展方向。目前，美国各大集团（如GE，Texaco，Destec，FosterWheeler等），有关高校以及专业机构[美国电力研究所（EPRI），美国能源部能源情报署（EIA），美国国家能源技术实验室（NETL），美国环境研究中心（NCER），美国气化技术协会，IGCC联合会，煤利用研究协会]一直在积极进行该技术的研究，使得美国在技术上处于世界领先地位。欧洲非常重视IGCC技术的研究开发，目前欧洲联盟委员会资助了3项IGCC示范项目。日本是目前世界上拥有PFBC-CC电厂的台数最多，单机容量最大的国家，但是IGCC

技术却在世界范围内的石化企业中获得了相当成功的应用，这就使日本的能源界开始关注IGCC技术的研发和应用。

随着国际上IGCC机组从示范到商业化的运行，国内也开始大力发展IGCC技术。华能天津IGCC绿色煤电工程示范项目已经于2009年5月批复，现正在建设过程中。目前国内已经报批和进行可行性研究的IGCC项目还有：华电杭州半山IGCC工程示范项目，中国烟台发电厂IGCC项目，中广核东莞电化太阳洲IGCC示范工程项目等。由于IGCC项目符合国家的节能减排政策，国家发改委已经开始重视并对IGCC项目采取很宽松的政策，以前对此没有审批，主要是出于对初期投资非常大的考虑。

4褐煤干燥成型技术的实际应用

4.1中国化学工程集团公司-德国泽玛克间接干燥型煤工艺

由中国化学工程集团公司-德国泽玛克联合开发的褐煤间接干燥型煤工艺具有安全，可靠性高的特点，特别适用于燃点低，易燃，易爆的年轻煤种。

由于结构合理，传热效率高，在褐煤应用过程中取得较好的干燥效果。管式干燥机为一回转窑系统，在鼓形体内有一个多管系统，鼓体稍微倾斜。原煤连续不断地从上方送入干燥机管内，由于鼓体是倾斜的，当鼓体旋转时，煤不停地流到出口，干燥所需的热能由多管系统内的低压蒸汽提供，低压蒸汽沿鼓体轴向进入，并迅速向管外表面扩散，与煤一起进入机体内的空气吸收了水分以后在除尘器内与干煤粉分离，一部分重新压缩进入干燥机，另一部分排入大气。

褐煤干燥成型工艺关键设备由高压成型机组成，无黏结剂高压成型设备目前国内还不能生产。国外无黏结剂高压热压成型与国内褐煤有黏结剂成型比较，有其独特的优点，不需要添加昂贵的有机黏结剂，产品适合长途运输。而有黏结剂成化型如果不作防水处理，会较快吸收空气中的水分，强度降低。采用间接干燥成型技术有下列特点。

（1）针对富含水的褐煤在干燥提质过程中具有含水量高，挥发分高，易着火发生爆炸的特点，采用具有安全措施的干燥工艺，控制安全的干燥温度范围，用低压过热蒸汽作为干燥热媒介质，使干燥输送过程中具有可控性和安全措施，防止褐煤由于温度过高，挥发分气体逸出及粉尘与空气中的氧气反应发生爆炸。

（2）采用褐煤无添加黏结剂热压成型工艺，其成型和产品输送过程安全，可靠，无污染排放，热压成型后的褐煤发热量增加。

（3）与煤一起进入干燥装置内的空气吸收了水分以后与水蒸气混合在除尘器内与煤粉分离除尘后排入大气。由于在低温下进行干燥，主要是以干燥煤粒为主，煤的组分基本没有发生变化，挥发分气体没有逸出，干燥成型对环境的影响较小，基本无废弃物排放。排放的气体符合环保的要求。

（4）干燥，热压成型设备大型化，结构合理，成熟可靠，易于制造，施工简单，操作容易，布置紧凑，具有较好的经济效益。

（5）褐煤热压成型对煤的毛细孔结构进行强制压溃和破坏，保证干燥成型效果。热压成型后的褐煤水分大量除掉，空隙大量减少，褐煤的机械强度明显增强，煤质密度增强，便于运输，为褐煤的综合利用提供了便利。

采用中国化学工程集团公司-德国泽玛克联合开发的间接干燥型煤工艺技术已有大型工艺生产装置的业绩，年产100万吨型煤工厂见图7所示，管式干燥机间接干燥辊压成型工艺流程见图9所示。

4.2神华集团-中国矿业大学低阶煤高温烟气直接干燥成型技术

由神华集团和中国矿业大学（北京）共同开发的低阶煤高温烟气成型技术，是一种高温烟气干燥的工艺，该方法适用于褐煤和其它低阶煤的干燥。使用燃煤高温烟气，通过直接接触法干燥褐煤等煤种。其特点是排烟量少，热效率高，干燥速度快。干燥后的煤中内水含量

明显降低，煤的发热量增加。褐煤高温烟气直接干燥成型提质的特点是干燥和成型相互依托，连续运行。“热”用于脱水，较少部分焦油脱出，为无黏结成型提供条件；“压”用于成型，破坏褐煤的孔隙结构，保证脱出水后在短时间内回吸。该核心技术是褐煤的成型，通过控制干燥特性，干燥工艺参数，既保持一定的干燥度，使部分焦油组分脱出作为粘接成分，又不能过热造成褐煤着火。辊压成型压力约需1t/cm2以上，设备技术和材质要求高。该工艺设计两条生产线，每条生产线的设计生产能力为50万吨/年，设计出力83.33t/h.每条生产线设1台41.2MW热烟气发生炉，一台气流干燥器，4台出力为7～25t/h的HPU140-100对辊成型机，产品为半枕状型煤。提质后褐煤发热量提高约25，根据褐煤煤质（主要是灰分）的不同，提质煤发热量可达到4500～5500kcal/kg（1kcal=4.183kg）。

5结语

综上所述，以煤为主的能源结构决定中国必须高效洁净利用煤炭资源，褐煤多联产系统显然是未来煤炭技术发展的一种趋势，发展褐煤多联产系统对我国能源工业的战略调整和国民经济的可持续发展将起到一定的作用。褐煤多联产的目的是要大幅度地提高褐煤利用的效率和经济性，从而减轻资源需求压力并减少污染，并同时大规模地制备液体燃料和高附加值化工产品，部分缓解油气进口压力。

因此，褐煤多联产应当是大容量而且能够大规模应用的，褐煤多联产的核心技术应能满足大型化装置的要求，只有如此，企业才能获得最好的经济效益和社会效益。