时间:2022-09-16 06:04:48
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇铸造技术论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:卓越工程师;实践教学;材料成型;铸造
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)50-0200-02
卓越工程师教育培养计划,其核心目的是培养学生的工程实践能力和创新能力,尤其是工科类学生,成为创新能力强、能适应经济社会发展需要的高质量的工程技术人才。我国已是一个铸造大国,铸造企业虽然众多,但还不是一个铸造强国,急切需要大量铸造专业高水平工程人才,材料成型铸造方向是实践性要求非常高的专业,因此对铸造卓越工程师培养更是迫在眉睫。
一、实践教学现状
材料成型铸造方向是实践教学内容,一般包括有:课程实验、认识实习、生产实习、综合性实践及毕业(设计)论文等。在理论教学环节,各院校在课程教学体系设置上大相径庭,有些院校根据各地实际情况,还开设了特色课程。相对而言,在实践教学环节方面,各院校差异较大,教学水平和开设的实践环节课程等形式多种多样、参差不齐,教学效果差异较大,具体反映在学生的工程实践能力非常明显。针对卓越计划,面临着新的挑战,存在诸多共性的问题,主要表现在以下几方面:实验室的各种实验装备、仪器、材料等落后、缺乏,专业实验受到极大限制,生产实习难、质量不高、实践环节课大多由年轻教师承担、经验不足等问题,这些都严重影响实践教学效果,制约了学生创新实践能力的培养。
二、实践教学环节改进
多年来,各高等院校对铸造方向实践教学的内容、方法和手段等进行了多方面的改革。增强学生实践能力,提高实践教学效果,培养具有综合能力的应用型人才一直是大家关注的重点。针对铸造卓越工程师培养计划实践教学环节现状,可从以下方面改进。
(一)转变观念,加强对实践教学的重视程度
实验、实践是提高工科学生创新能力的主要方式。长期以来,不少领导和教师对实践教学重视不够,没有把实践教学和理论教学看成同等重要的地位,认为学校最重要的任务是理论知识传授,实践能力是学生在以后工厂、企业中培养的,学生实践能力的考核指标和方法不完善、不科学。提到实践教学,大都认为经费有限、困难重重。对于实践教学环节存在的问题进行分析,究其根源在于对实践教学的重视程度不够。从与学生的交流中看出,学生非常渴望在实践环节有更多的实践锻炼机会。现在就业形势严峻,用人单位非常在意学生是否有工作经验,而刚毕业的大学生很难说有多少工作经验,而实践环节的锻炼正是弥补了这方面的不足。实践教学环节中,教师的作用毋庸置疑,应积极鼓励广大教师想办法、出策略,激励教师参与实践教学的积极性,丰富和改进实践教手段。目前,诸多高校对教师的考核往往包括教学和科研任务,而大多教师认为科研考核是最为头痛的任务,学校过分看重于老师发表多少高水平学术论文、有多少科研经费,教师把大量的时间和精力都集中在这些方面,很难有功夫去重视、研究实践教学环节。
(二)充分利用现有的实验手段,挖掘潜力
目前,不少院校铸造专业方向实验室教学模式落后,内容陈旧,仪器设备落后。由于实验教学环节条件限制,只能进行一些简单的实验。各实验间相互独立,系统性较差。学生多人一组,按照实验指导书机械地完成,局限于传统的砂型铸造工艺进行实验,甚至还缺乏铸造实验的最基本手段,没有切合实际生产中的先进的铸造工艺、材料、设备等开展,这些都制约了学生对本专业知识和新工艺的认识和掌握。要开展好实践教学,除必须完善相应的必要的实验手段外,还必须与时俱进,要结合铸造工艺、熔炼的发展方向,结合一些新工艺,尽可能开展一些具有创新性的实验,将原来的单一、过于简单的实验进行整合、改进,可以分为铸造工艺、熔炼工艺两大模块开展;激发学生做实验的兴趣,调动学生的积极主动性,让学生有机会自己进行设计、构思实验,教师积极指导学生,给他们创造、提供必备的实践条件,从而培养学生的创新能力和实践能力。
(三)积极开展科技创新实践、技能实践等具有创造性的实践教学环节
在卓越计划下,材料成型专业普遍增加了科技创新实践和技能实践等实践教学内容,这固然对增强学生的工程实践能力很有利。创新学分可以通过参加学术讲座、大学生创新性实验项目、工程训练等活动或参与教师、企业的科研课题并等途径来获得。教师们一方面要创造条件,给学生提供动手实践的机会。通常教师课堂上一般会给学生布置一些课后作业,课后作业大多以书本中的作业习题为主,其实这种课后作业形式上可以改进,比如安排学生查阅学习相关文献资料、进行相关的设计任务、完成相关小论文,尤其是设计,还可以在实践环节中加以实施,并对结果进行综合分析。这样可以做到内容教学与设计同步,教学与实践并重进行。另一方面,可以在理论教学中邀请一些企业中有丰富经验的工程技术人员参与指导工作,铸造工艺设计是实践性很强的课程,理论设计与实际生产应用有较大差异,请现场工程技术人员讲述铸造工艺设计实例,有利于巩固和加深、完善学生的理论知识。
(四)巩固并扩大校内外实习基地,提高生产实习质量
生产实习是重要的实践教学环节,学生通过生产实习,让学生从课堂走入现场,真实地认识、理解本专业的实质,从而更好地掌握所学的专业知识。近年来,生产实习中,生产与教学之间的矛盾越来越突出,许多企业由于各种原因不太愿意接收大学生进工厂实习,给生产实习带来很大困难。由于铸造生产现场工艺过程的复杂、各工序设备繁多,生产现场环境条件相对较差。企业和学校往往更多地考虑学生们的安全,生产实习成了走过场,应付教学,很难深入到各个环节,进行细致了解,缺乏发现问题、解决问题的锻炼机会。要取得好的生产实习效果,建议采取如下一些措施。(1)加强与企业勾通。要求教师与企业良好勾通,选择有经验的教师带队,在切实做好安全防范措施的前提条件下,尽可能事先深入细致地了解现场,对生产实习现场做到心中有数。(2)尽量多地深入不同企业,让学生能更多地接触不同的生产企业。铸造专业的生产实习主要是在以铸造、机加工为主的企业进行。在一段时间内,一般都是集中在某一个厂或某几个车间,一般都是在一些以砂型铸造为主的企业中进行,铸造生产方式单一,许多先进的铸造方法根本看不到,也不能真正参与到企业生产实际中去,使得学生对生产实习缺乏积极性,出校门时满腔热情,回校时又神情沮丧。学生面临的就业单位多种多样,学生如能更多地深入现场,了解不同企业生产工艺,有利于拓展知识范围。(3)及时总结、提炼实习生产过程中问题。教师与学生能针对现场共同提出一些课题,让学生带回学校进行思考、进行分析讨论,增强学生分析和解决问题的能力,真正提高创新实践能力。(4)完善必要的实习考核机制和管理办法,让学生有紧迫感、有压力感,必须同理论课教学一样严格要求。
(五)狠抓毕业设计(论文),巩固专业培养效果
毕业设计(论文)环节是校内检验未来卓越工程技术人才综合素质的最后一次综合考试,是教学型大学增强实践教学水平的重要体现。当前铸造本科毕业设计中存在的共性问题:
1.对毕业设计的重要性认识不足,设计过程往往流于形式;
2.题目陈旧,不能适应新的发展;
3.学习投入不足。每年毕业设计时间往往和考研、找工作冲突。
要认真做好毕业设计的教育、动员和宣传工作,使教师和学生充分重视毕业设计在教学中的重要性和必要性;毕业题目要推陈出新,多从生产现场中提炼毕业题目,激发学生的创造性。同时要做到学生毕业设计过程监控和检查,许多学生以找工作为借口,对毕业设计重视程度不够,毕业设计态度不端正,不认真完成毕业设计,这些都是指导老师以特别重视的环节。
(六)提高教师实践教学水平,加强师生之间沟通协调
目前,不少院校专业实践课主要由青年教师担任,相对经验不足。要提高青年教师的工程实践能力,最好的办法就是让青年教师更多地进入相关企业,深入现场,加强锻炼,提高实践能力。另外,还应加大力度引进具有丰富工程背景的双师型专业教师,加强专业教师与校外交流,加快青年教师培养。同时,学校也可学习企业的经验,聘请一些具有丰富工程实践经验的工程技术人员和管理人员作为青年教师的指导老师,建立企业和高校的联系,这也有助于加强师生之间的联系,共同参与到实践教学活动之中。
(七)创造条件,积极吸纳学生参与科研和创新活动
学校尽可能给学生设立一些自主创新实验项目,举办学科竞赛活动等,为学生提供便利的实验条件,让学生感受到深厚的学习研究氛围。同时,老师们进行的各种各样的科研项目,也可积极地吸收学生参与,让他们了解科研活动的过程,参加设计、完成一些研究实验活动,这些都有利于激发学生进行科学研究的兴趣,提高他们的创新能力。
三、结束语
在卓越计划下培养材料成型及控制工程铸造方向的工程人才是一个长期过程,需要铸造教育工作者的共同努力,提高自身实践能力,积极探索,在实践教学环节采取切实可行的措施,提高毕业生的创新实践能力和工程实践能力。
参考文献:
[1]陈玉华.卓越工程师教育背景下《金属材料焊接》课程改革的探索[J].中国科教创新导刊,2011,(34):233-235.
论文摘要:校企合作是应用型本科高校发展的重要路径之一,分析了校企合作的相互作用机理、应用型本科院校校企合作培养模式存在的问题,结合南京工程学院材料成型及控制工程专业应用型人才培养模式的特色,从课程设计、课程设计、技术培训和实践教学与理论教学相结合等三方面出发,探索和研究本专业培养模式。
论文关键词:校企合作;应用型人才;培养模式
近十几年来,随着我国高等教育规模的不断扩大,为了满足国家建设和经济发展的需要,应对社会对高等教育日益增长的需求,国家新建了一大批本科院校。南京工程学院正是在这样的大环境中成长和发展起来的。我们这一类学校的办学方向不同于学术型大学(“985”或“211”大学),而是直接为本地的行业和企业服务,学以致用,为地方企事业单位提供应用型人才,促进本地区社会经济发展。因此,校企合作是实现该类学校培养应用型创新人才目标的关键。国家从政策层面反复强调校企合作,我们学校也在积极探索校企合作的模式,以解决由于校企合作过于程式化、合作不深入而造成大学生一次就业率较低的现实问题。本文从理论教学和实践教学改革出发,探讨基于校企合作下南京工程学院材料成型及控制工程专业应用型人才的培养模式。
一、校企合作的相互作用机理
校企合作既有利于人才培养,也促进了科学研究,更是服务社会的主要内容。但不同类型的高校对于三大职能的侧重不同,对国家竞争实力的贡献不同,因此校企合作的重点也不同。比较而言,学术型大学更加侧重于科学研究,校企合作的重点在研究领域:与企业合作进行科技研发、研究成果的资本化及其向生产要素的转化;高职高专院校侧重于教学职能即培养技术型的人才,服务社会的职能主要通过开展职前职后培训来实现,其校企合作侧重于教学过程。这类合作的目的是增加高职学校人才培养的社会适应性,满足国家在经济结构转型中对于技术人才的需要;应用型本科院校居于两者之间,既重视实践教学又要加强应用性科学研究,其服务社会的职能通过为企业提供技术指导、咨询以及应用性研究成果等方式实现。校企合作一方面重在学校为企业提供技术服务,另一方面在于企业为学校提供实践教学的条件。基于校企合作的应用型人才培养涉及高校与企业两个层面,两者相互影响、相互促进,密不可分。对于校企合作的相互作用机理,国内外有一定的研究。
校企合作培养人才的模式实际上就是把企业纳入人才培养的要素体系中来,引入到培养的全过程,形成由学校、企业共同参与的人才培养格局中来,进而改变传统以学科体系为特征的课堂教学为课堂教学、企业实践相结合的人才培养格局,改变传统培养模式的双要素为校企合作培养人才模式的三要素。校企合作的原动力就在于寻求共同发展,实现互利双赢,这也是他们合作的切合点所在。只有深化校企合作,才能实现资源共享,优势互补,才能保证高技能人才培养质量,实现学校与企业的“双赢”。
二、应用型本科院校校企合作培养模式存在的问题
1.企业合作开展的实习实训不能满足应用型人才培养的要求
目前,所有的应用型高校注重对学生的实习实训培养,与地方企业建立起一批实习实训基地,但是,有部分的实习实训基地徒有虚名,不能满足应用型人才的培养需要。
2.校企合作建立的工程中心未能立足于培养应用型人才
高校与企业所建立的工程中心的目的是将企业的项目或者实用高新技术,例如专业软件学习与开发等,带进学校,学生参与,培养实用新型的应用型人才。部分的工程中心是部分老师参与横向项目为主要目的,学生参与很少;所建立的计算机模拟中心,实际上与企业联系不紧密,学生不能学以致用。
3.校企合作建立的实习实训基地缺乏创新性,合作深度不够
经过几届学生的实习训练之后,部分的技术更新和产品转化情况已经发生改变,部分企业或者学校拘泥于合作形式,不谋求实习岗位的更新;校企合作的内容常常局限于实训基地的建立,实习方式也常局限于工作任务的需要,没有形成一套有机融合的机制,这样势必造成合作形式单一。另外,考虑到企业自身利益,多数企业只提供单一并且较为低端的实习岗位,达不到预期的效果。
4.企业参与的积极性不高
在校企关系建立的过程中,多数高校为谋求发展主动向企业寻求合作,而企业往往仅为提升自身内涵,双方合作的原动力不足,企业积极性不高。
三、材料成型专业应用型人才培养模式
南京工程学院是一所以工学为主的高等工程应用型本科院校,学科专业涵盖工学、经济学、管理学、文学、理学、法学等。学校遵循高等教育发展规律,着力发展应用型本科教育,不断深化教育教学改革,努力推进产学研相结合,形成了“学以致用”的办学理念和校企合作、产学研相融、注重实践的应用型本科人才培养的鲜明特色。材料成型及控制工程(铸造方向)是江苏省高校特色专业,以冶金、化工、机械、交通运输等领域的企业和研究机构从事材料生产和材料加工方面的技术研究、产品设计及研发、生产管理等方面工作。具体的培养模式有以下几方面:
1.合理的课程设置和教学改革
本专业培养的学生主要的就业方向是面对江苏省以及长三角地区的铸造及相关行业。因此,在理论教学课程设置上紧紧围绕专业方向,既要重视理论基础又要突出培养应用型人才的特点。专业基础课程方面,分别开设工程力学、理论力学、材料力学、材料科学基础、材料成型原理等材料科学方面的主干课程,强化学生的理论知识;专业课方面,开设与铸造专业相关的课程。包括CAD/CAM技术、金属液态成型工艺、特种铸造技术和铸造合金及熔炼等。通过这些课程的学习,学生具有相当强的专业知识,为后期的生产实践、实习实训以及专业技术认证培训打下良好的基础。 免费论文下载中心
针对课程特点,合理增减教学内容,改革教学方法和手段,改变传统的教学模式,以能力培养为重点,夯实专业知识。具体的做法如下:
(1)合理选择教学内容和教材。针对本专业的培养目标开设必要的专业课程,结合前届学生的学习掌握情况和毕业就业的方向、去向、工作岗位,对课程的教学大纲和授课计划进行合理调整;选择适合本专业的教材,或者选用本教研室自行编写的教材,例如材料成型基础、压铸模工艺设计等课程,对学生进行授课,上课教师对授课内容熟练,做到了有的放矢。
(2)适当改革教学方法和手段,培养学生的学习兴趣。目前高校广泛采用多媒体教学。多媒体的教学质量存在一定的争议,多媒体可以提供大量的知识信息,但是过分依赖多媒体教学,学生会产生疲劳状况,并且接受大量的信息难以消化,造成学生跟不上老师讲课速度和思路,最终会导致学生的学习兴趣下降,因此,具体的做法是以多媒体为主,主要进行图片、图表和视频教学,既生动又方便,以板书为辅,主要是课程的标题、提纲和重点知识。
2.课程设计和技术培训
材料成型及控制工程(铸造方向)的一大特色就是合理设置课程设计和实用技能培训,为学生参与校企合作提供前期的专业准备工作,这些教学和培训环节包括金工实习、压铸模设计、合金设计与熔炼、CAD/CAM技术培训和铸造工程师认证培训等。在这些教学环节中,学生在课堂上对实践内容有了系统的了解和训练,为接下来的实习实训打下良好的基础,避免了进入企业后一问三不知和盲目、机械地完成实习任务。另外,与国家铸造协会合作,联合开展国际铸造工程师培训和认证工作,本着学生自愿和合理宣传、引导的原则,组织毕业班学生进行实际培训,为学生在本专业学习提供最后一项资格证书,为今后在工作岗位上的发展打下良好的基础。因此,学生参与培训的积极性很高,成型081班于2011年12开始进行报名培训,全班43人全部参加,并且顺利拿到了铸造工程师初级证书,部分学生在找工作中该证书起到了一定作用。
3.实践教学与理论教学相结合
应用型人才培养的关键环节在于实践教学。学生上大学问的最多的问题是今后该专业的就业方向是什么,实践教学很好地回答了这些疑问。南京工程学院材料工程学院重视与行业、企业联系,在培养模式中强化实践教学是另一大特色。建设并签订了二十多个校外实习基地,与企业共建了“江苏省精密高速模具工程技术研究中心”、“江苏省小节距工业链条工程技术研究中心”、“南京市铸造工程技术产学研基地”等多个产学研基地。与材料成型及控制工程(铸造方向)相关的实习基地包括:南京航天晨光艺术铸造公司、南京尼玛克公司、东骏机械等近十家。这些企业和本专业的学习、就业有着密切关系,这些企业为本专业提供的实习实训所有的专业技能训练,包括艺术铸造、精密铝合金压铸技术、熔模铸造、树脂砂造型与铸造、消失模铸造、压铸模设计及压铸技术等。学院与这些企业建立稳定的合作关系,专业老师可以为这些企业提供技术咨询,以横向课题的形式进行联合技术攻关;企业为学生提供实习和工作场地,例如成型081班在企业实习一个月完全掌握熔模铸造镍合金叶片的制造技术;在南京尼玛克实习期间,成型081班三名学生和企业达成就业协议;在南京晨光艺术铸造,2007级三名学生毕业后参加工作,并为成型081班学生做实习的导师,与该企业主管人事的领导交流后,先后有15名学生表达了愿意服务于该企业的意愿。
在实习实训中,结合本专业的专业知识,实际进行操作,使所学的材料力学、材料科学基础、金属熔炼、压铸模设计等理论知识得以应用,强化理论的同时激发了学生学习的兴趣,让这些实习基地大大发挥了其作用,学生受益匪浅;学生和老师以课题形式合作,深化了校企合作的模式,使校企合作具有了创新性和发展活力;学校为这些企业提供有实践经验的毕业生,很好地服务于企业,大大提高了企业参与的积极性。
英文名称:Journal of Materials Engineering
主管单位:中国航空工业第一集团公司
主办单位:中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院
出版周期:月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1001-4381
国内刊号:11-1800/TB
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1956
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
关键词:金属材料工程专业;卓越工程师;教学体系;工程实践;国际化
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)16-0029-03
“卓越工程师教育培养计划”是《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》提出的高等教育重大改革计划,旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1,2]。培养卓越工程师后备人才,要面向工业界、面向世界、面向未来。立足于“卓越工程师项目”的主旨与重点,上海大学金属材料工程专业以提升学生的社会责任感、创新能力和工程实践为核心,强化工程能力和创新能力,在建立符合工程教育规律的教学体系的基础上,加强学生的企业工程实践环节,注重国际化的培养,鼓励学生积极参加材料热处理工程师的培训和全国大赛。通过一系列探索实践和教学改革,上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。
一、建立符合工程教育规律的教学体系
上海大学金属材料工程专业是第一批“卓越工程师教育培养计划”批准的本科专业。围绕工程教育的核心问题,在听取企业专家意见的基础上,上海大学金属材料工程专业通过转变教育理念,构建了符合工程教育规律的、多层次、立体化的专业课程体系。通过对原有的教学计划进行修订,优化了课程设置,并对教学内容、教学方法、教学手段、教学考核与评价标准进行了相应的改革。新修订的教学计划具有以下特点:(1)夯实学科基础,强化工程文化。(2)增加实践性和研讨性课程比例,扩大开放性实验、实训,强化实践教学,突出以工程项目为载体的任务拉动式的研讨性和实践性环节设置。(3)引入“校企、科研院所联合培养”的机制,与企业共建课程,邀请企业专家对本科生进行职业生涯培训,聘请企业专家走进课堂主讲专业前沿讲座,充实授课内容。(4)增加企业学习环节,以工程项目为载体,聘请企业专家指导学生的工程训练,指导毕业设计,参与学生的培养。鼓励学生参与企业的课题研究,使学生在工程环境中接受熏陶,激发学习兴趣,实现知识到能力的转化,增强工程意识,提升工程和能力。除了对教学计划的修订之外,还相应地改变了传统的教学方式,更新了授课内容,改革了教学手段、教学考核与评价标准,以适合金属材料专业卓越工程师培养的要求。如:以项目为载体的任务拉动式教学模式贯穿于课程教学的全过程,以工程实例为核心,把知识点与工程应用有机地联系起来;理论与实践教学相结合,重视案例教学、基于项目的教学和工程实践教学,培养工程能力和素质;充分发挥学生的学习主动性,实现“课上、课下互动”、“课内、课外互补”;倡导在教师指导下的学生自主学习模式,通过启发式、探究式、讨论式、参与式教学,实现学生与教师课堂的上下互动交流;改革考试方法和考核机制,注重学习过程考查和学生能力评价,加强学生课外自主学习和参与课外活动的主动性,培养学生的创新性和工程实践能力。
二、加强企业工程实践
新教学计划的课程设置在加强实践环节,培养学生实践能力、解决实际问题能力方面进行了大胆尝试。为大力推进“卓越工程师”实践培育的环节,金属材料工程专业发动广大教师,选取“上海汇众汽车制造有限公司”、“山特维克材料科技公司”、“肯纳金属有限公司”、“艾伯纳工业炉有限公司”、“上海工艺研究所”等一批在行业领域颇具影响的国企和外企作为学生的企业实践基地。“金属材料工程专业”卓越工程师的培养在企业的工程实践采取了分散形式,以分阶段、逐步推进的模式实施。包括:“暑期实践(7~8月)深度实习(冬季学期)毕业设计(春季学期)”。每年的7~8月组织本科生先进入企业进行为期2个月的暑期企业工程实践活动。通过这一阶段在企业的工程实践,使广大学生学到了课本上未接触到的实践知识,加深了对所学专业的理解和认识,提高了自学能力和工程实践能力。更为重要的是在社会大课堂中锻炼了吃苦耐劳的精神,获得了与人交往的经验,增强了团队合作意识。在实践过程中,同学们虽然也暴露出书本知识与实际结合不够紧密,处理问题不够成熟等问题,但这些经历督促学生回到学校后更加努力掌握更多的知识,并不断深入到实践中,锻炼自己的能力,为今后更好地服务于社会打下坚实的基础。在经历了暑期实习环节后,冬季学期一部分学生重新回到原实习单位进行深度实习,并与企业导师一起探讨,提出合适的毕业设计题目。春季学期在企业完成毕业论文。学生在经历近一年的企业工程实践活动后,取得了卓有成效的成果。如:2008级4名本科生经过一年深度实践洗礼,圆满完成了毕业论文,取得优良成绩。其中赵小满同学的论文《耐热耐冲击球墨铸铁铸造工艺方案研究》被评为校优秀毕业论文,他本人也顺利进入原实习单位就业,并与另一位同学一起将毕业论文研究结果整理成文章,发表在《现代铸铁》杂志上。在企业期间他们积极参与“168中低压气缸排汽段下半”铸件的制造过程,该铸件在第十一届中国国际铸造博览会上荣获“2012年中国国际铸造博览会优质铸件金奖特别奖”。虽然我们的学生只是参与其中的局部工作,但实践给他们带来的收获以及集体荣誉感成为激励他们不断奋进的动力。4名学生实习之后全部与企业签约,这从一个侧面说明了校企共同培养的优异效果。这些学生在企业表现出色,已逐渐成为企业的中坚力量。为了更好地提升“卓越工程师”培养工作,我们对参加企业工程实践的同学进行了问卷调查。结果表明:企业为学生提供了各类有效的培训和实习岗位,绝大多数同学对此感到满意和认可;绝大多数提供的是技术相关岗位,有助于学生专业知识与实践能力结合,而一些市场、销售、客服等岗位,则有助于学生成为一个能迎合社会需求的复合型的材料工程技术人员。企业的实践活动为学生提供了深入生产和工作一线的机会,通过在知名企业实习,绝大多数同学认为成为一个优秀的工程师是有前途的,专业认同感得到了提升。这不仅有助于学生提前适应企业对各类技术的要求,并做好自己的职业生涯规划,明确自己的发展方向,同时在更好的理解所学专业后,不少同学愿意继续求学,“卓越工程师”在企业的实践活动对学生今后攻读研究生也起到良好促进作用。
三、注重本科生“国际化”的培养
通过与国外高校、科研院所互派学生访问交流,我们鼓励学生到海外大学或企业参加交流学习或短期实习,开拓视野,在国际联合实验室和海外实习基地进行实践活动,尝试以国际化的理念培养学生的创新能力和工程实践能力。已开展的主要项目有:IHEEC赴美暑期交流培训、台湾成功大学/台湾大学联合培养、美国罗格斯大学研修生、上海大学优秀本科生夏季学期赴海外交流项目、密歇根州MACOMB郡海外实习项目等。不同的交流项目均有相应的交流方案和培训课程,学生可以选择实习项目或者交流项目,可以选择短期或者长期项目。通过这些活动,不仅提高学生的英语交流能力,学生在享受异域文化特色的同时,更能开拓其国际化视野,思考问题的方式和视野都有一定的改变。这些海外学习、实习经历除了学生本人受益之外,还带回一些“国际化空气”,营造了学生更加努力开展专业学习、问题思考与探讨的良好氛围,不断集聚积极向上的正能量。
四、组织参加材料热处理工程师的培训与考取资格证书
“材料热处理工程师”是中国机械工程学会开展的职业技术资格认证,现已纳入我国专业工程师系列,是评定材料热处理工程师是否合格的重要依据。对在校学生主要是材料热处理工程师(见习)的认定,“材料热处理工程师(见习)资格证书”是检验金属材料专业工程应用型人才培养是否合格的具体体现。为此,在金属材料卓越工程师培养的最后阶段,我们组织一部分学生参加了材料热处理工程师(见习)的培训与考试。作为一名还未接触到实际工作的学生来说,热处理工程师(见习)的培训和考试给他们的影响非常大。学生普遍反映:这是一个很好的学习平台,一是巩固和拓展了专业知识,二是更多地接触了实践中的问题。在这里,接触到的都是资深的教授专家以及一线员工,他们对于热处理的认识是大学生从未涉及的深度和广度。在教学过程中,培训教师都会将已有的知识联系实际生产,也能更加灵活的运用专业知识且非常有意义。另外,在课余时间,很多来自各单位企业的员工学员都会提出一些实践中遇到的问题,各位教师也会根据自己的理解给予解答,这是培训的另一收获。
培训中既有重点院校教授讲授的基础理论知识,如:通过对工程材料的基础讲解,使学生对材料热处理的本质有了进一步的了解和掌握;工艺学的讲解通过大量实际案例的分析和讨论,理论和实践相结合,使学生学习到多方面的热处理实际经验,提高了专业技术水平;设备、质量控制及检测部分的讲解,使得学生在今后的生产工作中,对设备的合理选择和使用有了比较全面的认识,对热处理质量控制及材料检测有了系统的了解。此外,更有富有多年生产研发管理经验的高级工程师、厂长讲授热处理实际生产管理、质量控制等知识,尤其讲授了在大学课堂教学中涉及较少的热处理相关设备原理及应用知识,既扩充了知识面,又理论联系了实际,做到学以致用,为学生今后工作中安全生产、绿色生产打下了坚实基础。培训班上的最大亮点是院士的精彩报告,院士的博学多才、远见卓识,在教学中循循善诱、丝丝入扣,教书育人,给学生们留下了深刻的印象。中国工程院院士潘健生教授每期培训班安排20课时,为学生讲述由他主编的《热处理工艺学》书中的“导论”内容,包括热处理在制造业中的作用、热处理技术的特点、怎样搞好热处理等。中国科学院院士徐祖耀教授的“做一个优秀的热处理工程师”报告,阐述了科学与工程的关系、热处理工程师应具备什么知识、热处理工程师要有三个概念及产学研结合的重要性等四个方面内容。他们以亲身的经历生动地讲述自己在长期从事材料热处理理论研究和实践的体会,还结合教学内容引导学生分析解决生产实践中遇到的难题,以巩固和加深专业基础理论知识,受益匪浅。
金属材料工程专业自2012年开始组织学生参加材料热处理工程师(见习)的培训与考试。2015年又有14位学生顺利通过了“见习材料热处理工程师”资格考试,目前累计37名学生获得“材料热处理工程师(见习)资格证书”,并且获得资格证书的学生数逐年递增。
五、积极参加全国大赛
除材料热处理工程师(见习)的培训与考试外,我们还鼓励学生利用课余时间,积极参加各种专业技能大赛、大学生创新项目和大赛。在全国竞赛的大舞台上进一步提高学生的实际操作技能、创新和实践能力。
1.“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛。由中国机械工程学会等单位主办的“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛主要目的是通过为学生提供社会实践活动平台,鼓励在校学生学习铸造专业知识,为铸造企业培养优秀人才,促进我国铸造行业的发展。自举办以来,金属材料工程专业积极组织学生参与这项全国赛事。在教练组长杨弋涛教授的悉心指导下,参赛学生积极备战,克服缺乏实际设计经验的瓶颈,全面完整地完成了从铸件零件图、铸造工艺图、型板图、芯盒图到铸造工艺方案计算机辅助模拟优化的全部内容。在面对实际问题的过程中,同学们对书中的理论知识灵活应用、虚心求教,发挥团队合作精神,这些为他们日后走上社会积累了宝贵的经验。上海大学金属材料工程专业已连续参加了四届大赛,每次均有获奖。迄今为止共有63名学生取得22个奖项(2013年有8名金属材料工程专业本科生获奖,2014年有16名本科生获奖,2015年共有9名学生获奖)。特别是2014年和2015年,连续两年上海大学获得“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛一等奖,充分体现了金属材料工程学科在培育“卓越工程师”上取得的实战成效。
2.全国大学生金相技能大赛。金相制备是材料科学与工程领域应用广泛、行之有效的研究和检验方法,是材料学子的必备技能。全国大学生金相技能大赛是由教育部高等学校材料类专业教学指导委员会和高等学校实验室工作研究会(中国高等教育学会实验室管理工作分会)联合主办的一项全国性大学生赛事。旨在提高大学生的金相制备及观察的实验操作技能,增强金相图谱分析能力,加深对专业知识的理解与应用,增强实践操作能力。上海大学金属材料专业认真组织学生校内预赛,积极备战全国总决赛,已连续参加三届大赛,每次均有获奖。其中2013年获个人二等奖和团体优胜奖;2014年三名参赛选手分获个人一、二、三等奖,同时以名列前茅的得分为我校夺得团体优胜奖;2015年黄嘉豪、李笑玲和牟博维同学代表上海大学参赛,获得个人一等奖一名、二等奖两名,上海大学获团体优胜奖。值得一提的是在此赛事的组织过程中,年轻教师陈卓和徐京老师得到迅速成长,因出色的表现连续2年获优秀指导教师奖。此外,2014年在“华为杯”(首届)中国大学生新材料创新设计大赛中,上海大学金属材料工程专业本科生安立聪和王晓领衔的两支参赛队伍在指导教师杨弋涛和韦习成的精心指导下,在全国180余支队伍中过关斩将,均获得全国三等奖。2014年7月,第四届全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛全国决赛中,王晓同学领衔的参赛团队在继“三创赛”上海赛区获得特等奖之后,喜获全国总决赛二等奖。2015“丰东杯”中国大学生材料热处理创新大赛本科生刘成杰和陈世超在指导教师韦习成和王武荣的指导下,经过激烈的比赛和答辩,论文《BR1500HS硼钢板热压淬火工艺及其性能的研究》获得全国总决赛二等奖。2015年8月,第二届上海市大学生先进材料创新创意大赛中,王晓与吴俊玮同学组成的参赛队以项目《新型耐磨金属基复合材料》获得二等奖。学生在各类赛事中的优异表现,侧面反映出上海大学金属材料卓越工程师的培养工作得到专家评委的肯定和认可。
通过一系列探索实践和教学改革,上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。在收获成果的同时,也暴露出一些问题。如:在校大学生吃苦精神不够、动手能力不足、沟通欠缺,特别是因缺乏诚信给实习单位留下不好的印象,影响了实习单位对后续学生实习的接纳。这些现象日益突出,成为卓越工程师培养最大的障碍。今后,我们将针对这些问题做进一步的改革,以期培养出更多更优秀的卓越工程师。
致谢:本文的研究工作得到教育部“卓越工程师培养计划”(上海大学金属材料工程专业)和“上海大学校级重点课程建设项目”(材料类专业职业生涯培训)的支持。
参考文献:
[论文关键词]教学研究 多媒体 能力培养 探索
0.引言
《工程材料与成形技术》是机械类专业必修的一门主干技术基础课程,出是近机类和部分非机类专业普遍开设的一门课程。从工程技能培养角度来看,这门课的学习是保证学生(未来的工程师们在今后的设计和制造活动中,能够合理地选择程材料及其加工方法,从课程学习阶段的连续性角度来看,这门课又是材料力学、机械设计、课程没计和毕业设计的教学和实践环节学习的基础。因此,该课程的开设对培养学生的工程素质、实践能力和创新设计能力尤为重要。
教学中,《工程材料与成形技术》课程涉及大量的工程材料和众多的生产过程成形技术,许多材料和生产过程都是现场课堂教学无法展示和演示的,教材中的合金相网、结晶过程、铸造过程、锻造过程等插图无法清晰展示动态过程,因此该课程被普遍认为抽象、枯燥,难教难学。为此,本文利用日益普及的计算机技术深入研究课堂教学方法和手段,借助计算机技术强大功能,对《工程材料与成形技术》课程进行多媒体教学探索。
1.多媒体教学形式
教学过程是由教师、教学内容、教学媒体、学生这四个基本要素组成的,这四个要素又构成了教学结构。教学过程的实质就是在一定的教学环境下,教师借助教学媒体,采用适当的教学方法向学生传递教学内容,同时不断接受学生和环境的信息反馈,将教与学的双边活动有机地整合在一起形成一个互动的过程。在这个互动的过程中,外部的教学刺激和内部的心理操作过程具有一定的效应性,多媒体教学正是以图、文、形、色、声等因素的综合,有效对学生的内部心理起着激发和促进作用,增进学生对教学内容多方位的认识和感知。《工程材料与成形技术》课程中多媒体教学以幻灯片为载体,配以适当的lfash动画设计,辅之以清晰的音视频文件,通过对声音、图像、颜色、动画设置的编辑和制作,方便和加深学生对该课程内容的理解。
2.《工程材料与成形技术》课程使用多媒体教学的必要性
图形、动画和视频是多媒体课件的特点,多媒体课件能够表达传统教学课堂上难于表达的图形、动画等内容,使讲课内容生动直观,灵活多变,将抽象的内容形象化,复杂的问题简单化。《工程材料与成形技术》,闻名达意,课程主要内容为丁程材料和成形技术,要求学生通过该课程的学习,获得常用零件毛坯的加工工艺知识,培养工艺分析的初步能力和结构工艺性方面的知识,因此需要教师将材料的成分、组织、结构和性能间的关系给学生进行透彻地剖析讲解。多媒体课件中的动画具有将概念形象化、图形化便于学生理解和增强记忆的功效,这是传统教学方法所无法比拟的优势。
例如在对铁碳合金相图进行分析的过程中,见图1所示,相图中的特征点、特征线和相区的辨识和说明,学生经常分不清楚或张冠李戴,但如果在多媒体课件中对合金线网通过不同线条、不同区域颜色的进行演示,随着讲解的需要,点击相图中的特征点、特征线和相区均会动画显示相应的名称和组织,再配合教师的讲解,加深了学生对铁碳合金相图的印象和理解,同时也减轻了教师在黑板上的费力讲解。
在工程材料的成形技术教学过程中,如铸造工艺、锻造冲压工序、焊接过程的讲解,多媒体的教学视频作用也非常显著。图2所示为多媒体课件中的铸造缺陷的浇不足与冷隔教学视频,视频将铸造过程完整有序地展示出来,用动画的方式显示出了铸件内部的缩孔、缩松缺陷,产生浇不足和冷隔的原因,学生看到铸件内部出现的缺陷后表示的确加深了对缩孔缩松等概念的理解。通过多媒体的视频教学,虽然学生没有亲历生产现场,但通过观看铸件、锻件、焊接件的教学视频,聆听讲解,能够看到现场实习无法看到的丁件内部结构,以及动画的生动演示,教学效果十分显著。
3.多媒体教学中的注意事项
从本质上说,多媒体技术还是一种辅的教学手段,多媒体教学在给教学手段、教学技术提供新的机遇和发展空间的同时,也会带来一些值得关注的新问题气。如有些教师在应用多媒体设备时忽略了板书的作用,只是在幻灯片上进行板书设计。作者认为,《工程材料与成形技术》课程中每章每节的提纲、关键词、术语在授课的同时应该用粉笔进行板书,这样下面的学生听课时这些提纲在其眼前不停地出现,从而加深了关键词知识在其脑海里的印象,使学生能够抓住讲述内容的主线。避免了一节课上完后,黑板上一字不留.
【关键词】电磁搅拌;间隔时间;Al-Cu合金;显微组织
【Abstract】In order to change the dendritic grain structure of Al-Cu alloy, the effects of electromagnetic stirring interval time of normal-reverse stirring on the microstructure of an Al-Cu alloy were investigated. The results show that interval time have large impact on microstructure of primary α.The morphology of α-Al is closely related with the comprehensive interactions between stirring strength and stirring time.
【Key words】Eletromagnetic stirring; Interval time; Al-Cu alloy; Microstructure
半固态金属具有组织优良、成形力小、流动性能好并且易于生产复合材料与新型合金的特点,被广泛用于材料加工中。而电磁搅拌法利用电磁感应力的作用将析出的树枝晶破碎成颗粒状,由于该方法不易卷入气体、不污染金属液,金属浆料纯净,可连续生产半固态浆料,产量可以很大,是目前生产铝合金浆料的主要方法之一。Al-Cu合金是应用最早的一类铸造铝合金,其特点是具有很高的室温和高温机械性能,主要应用于制造承受较大载荷的航空、航天及其它民用机械构件[1-2]。但是常规工艺铸造的Al-Cu合金枝晶发达,导致材料的强度、塑性下降,严重限制了该类合金的应用。本实验中将半固态电磁搅拌应用到Al-Cu合金中,有助于改变初生α-Al改变的枝晶形貌,达到球化、细化初生晶粒的目的[3-6]。目前初生晶粒在搅拌过程中的转变机制尚未形成统一和确定的理论[7]。本论文主要研究了正反转搅拌下换向间隔时间对合金显微组织的影响,从而为半固态初生晶粒的转变机制提供参考依据。
1 试验方法
本实验采用的Al-Cu合金,其成分(质量分数,下同),Cu为6.67%,Al为93.33%。将Al-Cu合金在中频感应炉内加热到800℃使其熔化,再对其精炼、除渣,将精炼过的浆料倒入不锈钢坩埚中,再将不锈钢坩埚放入到搅拌器内。搅拌器通过调节电机的输入电流来改变磁场大小。本实验采用正反转等温搅拌。当合金液温度降到600℃时开始等温搅拌,搅拌15min,搅拌电流为15A。搅拌结束后将整个坩埚置于水中快速冷却以保持搅拌时的合金形貌。
2 试验结果与讨论
正反转搅拌中不同搅拌频率下合金的显微组织:
图1给出了Al-Cu合金正反转搅拌下不同换向间隔时间试样的光学显微组织照片。从图可以看出,正反转搅拌下不同换向间隔时间对初生α-Al影响较大。总的来说,随着换向间隔时间的提高,初生α-Al枝晶越细小。如图1(a)所示,换向间隔时间为5s时初生α-Al呈整个大的蔷薇状枝晶;而换向间隔时间为10s时,一些枝晶臂已经从枝晶主干上脱落下来成为另一个枝晶,如图1(b)所示;当换向时间间隔为15s时,初生α-Al呈现出更细小的蔷薇状枝晶,如图1(c)所示;进一步增加间隔时间至20s,初生α-Al呈现非常细小的枝晶,因此在图1(d)的放大倍数下不能显示出来,为此我们将它放大500倍观察,如图2所示;换向时间间隔为30s时,初生α-Al颗粒尺寸变大,并且呈现球团状聚集在一起,如图1(e)所示。
分析图1(d)和图2,此时的组织与共晶组织相似,但是本实验用的合金铜含量不到7%,而Al-Cu合金共晶组织铜含量为33.3%,本实验中的合金铜含量远离共晶成分,因此电磁搅拌不太可能将其转变为共晶成分的组织,所以认为此时的组织有两种可能,其中一种可能是共晶组织,另一种可能就是非常细小的初生α-Al与共晶组织。我们通过分析软件对图2中初生α-Al的百分比进行分析,若是共晶组织,则初生α-Al的百分比大约为39%,而图2中初生α-Al的百分比为83%,大大超过了共晶组织的百分比,因而可以证实其组织仍然由初生α-Al与共晶组织构成。
实验结果表明,初生α-Al的显微组织形貌是由搅拌的激烈程度和搅拌的有效时间综合作用的结果。在时间间隔为5s时,尽管熔体流动很激烈,但此时由于换向较频繁,而每次换向都要停止一段时间,从而导致了在这个频率下的有效搅拌时间很短,因而此时初生α-Al枝晶仍然发达。如果熔体在激烈的紊流中提高有效搅拌时间,初生α-Al的形貌将发生很大转变,发达的初生α-Al枝晶脱落成几个枝晶。随着时间间隔的延长,初生α-Al形貌变差,此时初生α-Al的形貌为发达的枝晶,但此时初生α-Al的晶粒得到很大程度的细化,如间隔15s和20s时,初生α-Al呈现很细小的枝晶。当有效搅拌时间延长到一定程度时,初生α-Al能脱落成几个枝晶。因此为得到合理的工艺参数,要综合考虑有效搅拌时间和熔体流动的激烈程度。
3 结论
初生α-Al的显微组织形貌是由搅拌的激烈程度和搅拌的有效时间综合作用的结果。若搅拌的有效时间达不到一定值时,即使熔体的流动非常激烈,也不能使初生α-Al的枝晶形貌得以改善;同样仅仅靠提高搅拌的有效时间而不考虑熔体流动的激烈程度也得不到理想的组织。因此一定要合理地选择工艺参数,使它们良好的匹配,才能得到理想的组织形貌。
【参考文献】
[1]毛卫民,李树索,赵爱民,等.电磁搅拌对Al-Si合金初生Si长大过程和形貌的影响[J].材料科学与工艺,2001,9(2):781-784.
[2]陈莉娟,金青林,卢德宏,等.电磁搅拌方式对半固态Al-Cu合金显微组织的影响[J].铸造技术,2008,29(5):655-657.
[3]陈莉娟,李永晖,陶淑芬.电磁搅拌对铝铜合金宏观组织及偏析的影响[J].热加工工艺,2010,39(07):69-71.
[4]陈莉娟,金青林,蒋业华,等.电磁搅拌下铝铜合金初生晶生长机理的研究[J].热加工工艺,2009,38(11):24-26.
[5]陈莉娟,金青林,蒋业华.电磁搅拌下初生固相与液相关系的初步探讨[J].热加工工艺,2010,39(13):75-76.
[6]毛卫民.半固态金属成形技术[M].北京:机械工业出版社,2004.
关键词:冷冲压模具加工;问题;质量控制措施
Abstract: mold processing has become an important base for the development of automotive industry, mould directly affects the quality of automobile product quality. Mold quality is not only reflected in the manufacturing quality of the parts, but also in the installation and commissioning quality, at present, processing industry mold car also has this kind of quality problems, mainly is the mold of overload failure, wear failure and fatigue failure, the paper mainly analysis of cold stamping die processing problems and measures quality control.
Keywords: cold stamping mould processing; problem; quality control measures
[中图分类号] TG385.2[文献标识码]A[文章编号]
近些年来,随着人们生活水平的提高,汽车的销量呈现出逐年增长的趋势,在汽车生产中,很多零部件需要历来模具的加工,模具加工已经成为汽车行业发展的重要基础,模具的加工和安装质量直接影响着汽车成品的质量。模具的质量不仅表现在零件的制造质量上,也表现在后期的安装及调试质量中。因此,在模具加工中,必须要采取必要的措施,制造质量和安装质量,避免安全事故的发生,保证汽车的整体质量。目前,在我国模具的加工工还存在各种问题,下面就对这些问题进行集中的探讨并提出相应的解决方式。
1、冷冲压模具安装过程中的问题
冷冲压模具的安装可以分为两个部分,一个部分就是将模具安装到模架上,另外一个部分就是将安装好的整套模具放入冲床内。
对于模具在模架中的安装,在安装之前要将模架的毛刺清理干净,在装配前检查所有的螺钉是否固定,是否符合标准规定的要求,对于带有导向装置的模架,在将其装进模具时一般不需要调整模板的位置,但是在装配的过程中,要对模板进行检查,看其中是否有脏物,如果有赃物要及时的清洁,防止造成不对中情况的产生。对于各个模板的组装,均要设置好定位销,保证安装的位置,在安装时要控制好定位销的深入,保证安装的有效性,如果发现销有磨损的情况,要及时更换。
在装配模具的过程中,要将装配好的模板与定位销对准,用工具进行敲打使两者可以平坦的结合在一起,在将紧固螺钉先用人工旋入,再利用扳手将其紧固,在拧螺钉要注意不能一步到位,要使用逐步到位的方式,保持安装的均衡性。在冲床的死点位置进行安装时,不能露出钢珠保持架的导套。在模具组装完成装入冲床时,根据实际的定位情况安装固定螺钉及定位销。在这两个过程中,很容易由于操作的失误出现质量问题,导致以下问题的产生:
1.1 过载失效
过载失效即材料的承载力难以抵抗工程过程中的的荷载引起的失效,这种失效包括韧度不足和强度不足。由于材料韧度发生的过载失效危害较大,这种失效常常是突发性的,容易导致人身事故的发生,给安全生产带来了较大的威胁,在这宗失效情况下模具很容易出现开裂、冲头断裂甚至爆裂的情况,难以修复。由于强度不足带来的失效在新模具中较为承建,这种失效与工作和在和模具的硬度有着密切的关系,一般情况下,冷挤冲头的硬度小于62HRC、黑色金属的冷镦冲头强度小于56HRC时容易出现强度过载失效,这说明材料的强度不足。一般解决这种失效的方法是变形失效增加硬度、脆断失效降低硬度。
1.2 磨损失效
磨损失效即模具被加工材料与工作部位之间产生的摩擦损耗,导致模具工作的刃口和冲头形状以及尺寸发生变化的失效情况,具体包括正常磨损和非正常磨损两种;正常磨损即模具的被加工材料与工作部位在工作时发生的正常损耗,飞正常损耗即在局部高压力作用下被加工材料与工作部位的咬合,从而导致被加工产品表面出现磨损、划痕等情况,一般这种情况容易出现在弯曲、拉伸的模具以及冷挤压模具中。
1.3 疲劳失效
由于冷冲压模具都是以一定的能量和速度作用周期施工,这与疲劳试验有着一些相似性,模具的断裂寿命也大多集中在1000到5000次,在长期的运行工作中,容易出现裂纹,一般模具的裂纹大多出现在材料的表面部位,如应力集中部位、晶界、碳化物部位,一旦裂纹产生,那么模具就是快速的产生失稳扩展,疲劳失效是模具加工中最为常见的问题。
2、冷冲压模具加工过程中的质量控制措施
为了控制以上问题的产生,可以采取改进现阶段的加工流程,按照以下两种工艺流程来进行:
2.1 工艺流程一
工艺流程是按照轧材毛坯下料(铸造连轧毛坯)、加热、锻造、进冷床水雾(进冷床水雾)、淬火冷却的流程进行,在淬火冷却的过程中,要将冷却的速度控制在20到45℃/min,将下贝氏体等温度控制在25min左右,空冷的温度为220到280℃,再进行地炕保温和回火,在回火操作中,要控制好回火的时间和温度,回火完成之后,再进行埋沙保温冷却。在整个工艺流程完成之后,对模具样品进行抽样检查,看样品的合格率,如果合格率不符合规定的标准要求,则在第一时间进行整改。
2.1 工艺流程二
另外一个工艺流程是按照金属模加压铸造、进冷床水雾(进冷床水雾)、淬火冷却的工艺进行,在淬火冷却的过程中,同样将温度保持在20到45℃/min,将下贝氏体等温度控制在25min左右,空冷的温度为220到280℃,在进行地坑保温和回火,回火的过程中也要控制要时间,最后进行埋沙保温冷却和抽样检查。
参考文献:
【1】于维民.冷冲压模具加工过程中的问题与质量控制[期刊论文],应用能源技术,2009,07(25)
【2】陆茵.冷冲模具使用寿命的影响及对策[期刊论文],金属加工(冷加工). 2008(12)
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关键词:循环水泵,表面粗糙度,经济运行
中图分类号:U464文献标识码: A
如今我国是个资源严重缺乏的大国,全国上下都在提倡节能减排,如果利用高科技来高效率的利用当前的资源,已经是我国考虑的一个重要的问题。当前电厂是能源消耗大户,能把电厂的资源利用提高就能够大大的提高资源的利用率,缓解我国资源匮乏的局面,在电厂中,耗能最大的就是水泵循环系统了,其占电厂消耗的10%左右,因此,当前应该研究如何提高循环水泵系统的利用率。如今,常见的措施有以下几个方面:1、通过改进流通来提高汽轮机的工作效率;2、通过改善压力、温度等系数来提高机组的循环效率;3、尽量减少故障,来提高机组的运行效率等。这些都是有效的节能办法。
系统的优化是一种新的节能方式,其与以往的方式不同,其可以保障电厂的最大经济利益,并且能够使得系统在最稳定的条件下运行,它是一种新的理念。在我国的各大电厂,循环水泵一般都是定速运行的,这也有利于节能,但是电机的消耗太大,再加上我国一些电厂使用的老的机组,耗能更大,效率更低,因此如何优化循环水泵系统,已经是一个迫在眉睫的问题了。
1、循环水系统经济运行原理及判定
循环水系统在电厂机组运行中发挥很重要的作用,其主要由水泵和循环水管组成,为机组各部件工作提供冷却水,来满足技术的冷却功能。为了能够提供机组冷却最好的效果,要适合的调整循环水的量。循环水量也不是越多越好,要使得循环水量和机组其他部件性能参数达到一定的比例,不同季节的用水量也不同,一般来说夏天的用水量比较大,冬天相对较少,一般电厂都要保证随着温度的增加来改变循环水泵的用水量,这种效果就要由汽轮机、凝汽器和循环水系统三者共同确定。
(1)汽轮机特性
电厂机组的运行受到很多因素的影响,比如水的流量、水入口的温度等因素,其中最重要的就是凝汽器的清洁度和真空的严密性。这两者直接影响机组的运行效率,其中凝汽器的压力值很重要,其经常随着其他性能的变化而变化,直接影响机组的运行效益。因此研究凝汽器的压力变化十分重要。
(2)凝汽器特性
凝汽器主要是辅助发电机组进行工作,它主要是保证汽轮机的凝结,其主要是使汽轮机的排气口真空。并对真空的特性有一定的影响,其主要的特性就是与水泵循环系统的水初温、水流量以及排气量三者之间的关系。
(3)管道特性
管道就是水泵的管路系统,它主要有附件、吸入管路、压出管路、以及容器组成。管道的特性可以有效的帮助我们找到各个泵在各种工作方式下的工作点。它的运行曲线是根据系统的能头和水的流量进行比较得出的能头就是流体所做的功。
(4)循环水泵优化运行的判定方法
循环水泵的优化运行方法判定很复杂,根据以上的分析可以看出,循环水系统的优化与汽轮机的出力有很大的关系,因此如果循环水系统的入口温度和汽轮机的排气量也一定时可以增加水泵的台数或者增加水泵的转速来控制功率的变化,反复的运用以上的调节方法就可以确定出不同的优化方案,使得在不同的负荷下有最优的运行效果,同样也可以为以后安装的新机组提供参考的有效数据。
2、提高循环水泵效率的措施及其应用
在我国水泵系统虽然经历了长时间的发展,但是与一些欧美发达国家相比还是相对落后的,而且我国的水泵系统发展非常缓慢,基本都是以往从苏联进口而改进的一些型号。这种现象大大影响了我国的电厂的运行效率,也浪费了很多不可再生资源。如今我国加大这方面的研究力度,一些科研单位也不断的推出一些新的技术,但是其整体效率还是低于发达国家的5%~10%,虽然取得了较好的成就,但是存在的问题还是很多,一些技术人员对这方面的理论很缺乏,再加上以往国家对这方面的支持力度不够才使得有今天这种现象。在我国的水泵厂目前有3种级别的风叶轮即A、B、C三种,这三种风叶轮的表面粗超度是不同的,一般的风叶轮都是表面处理下然后涂上油漆,这样成本较低,相对技术也不是很高,因此表面的光滑度不够据水泵厂技术人员介绍:水泵叶轮经打磨后表面粗糙度好的能达到25um(相当于老标准的3),一般表面粗糙度也就能达到50um(相当于老标准的2),而循环泵泵体内的流道光洁度还远赶不上叶轮,大多数厂家都不进行打磨,铸造清砂之后直接喷漆。
(1)降低叶轮及泵体表面粗糙度的方法
根据上文的分析以及一些实践可以得知,若想提高循环水泵的效率就要从水泵的本身制造工艺来找问题,如今我国的循环水泵制造技术根本满足不了这种要求,我国很多厂家的水泵系统风叶轮表面很粗糙,因此要降低循环水泵系统的表面粗糙度。
(2)提高铸造工艺水平
相对于一些欧美发达国家来讲我国的铸造水平还是相对落后的,一些产品还需要进口,虽然我国的铸造业发展有了一些小小的成就,但是整体来看还是发展缓慢的,铸造水平无法满足水泵的运行效率。
(3)打磨
打磨主要是针对风叶轮表面不平的时候进行的一种解决方法,也是目前我国电厂循环水泵系统应用最为广泛的方式,其缺点就是只能人工操作,对尺寸以及光滑度要求极高,一般情况很难达到理想的要求。
(4)喷涂
喷绘也是一种提高循环水泵工作效率的一种方式,其主要在表面工程上应用广泛,是一种非常有效的方式, 它主要是通过一些先进的涂料喷涂在零件的表面上,形成一种图层,常用的方法有:电弧法、火焰法、离子法等。当前在我国最先进的方法为离子法,其主要是用来喷绘在循环水泵的风叶轮上,不仅可以防止风叶轮的腐蚀而且还可以较好的防止风叶轮的磨损,这种方式在循环水泵的性能保护方面起到了良好的效果。虽然这种方式取得了很好的效果,但是我国专家对风叶轮上的表面粗超度研究的较少。
(5)喷防腐材料
喷防腐材料对水泵的叶轮防腐有很显著的效果,经过查找一种叫SEBF的防腐材料其性能优良,可以作为水泵叶轮的防腐材料。SEBF是一种节能环保的的涂料,主要用于金属的防腐,叶轮一般都是由铸铁做成,因此用SEBF涂料可比不锈钢的性能更加优良。
3、结论
随着科学技术的不断发展越来越多的高新技术应用于节能,能量消耗最大的电厂也不例外,在电厂发电的过程中循环水系统耗能不容小视,分析了我国电厂循环水泵的效率低的原因后,从理论和实际上给出了提高水泵运行效率的一些建议。相对于一些欧美发达国家来讲我国的铸造水平还是相对落后的,一些产品还需要进口,虽然我国的铸造业发展有了一些小小的成就,但是整体来看还是发展缓慢的,铸造水平无法满足水泵的运行效率。根据上文的分析以及一些实践可以得知,降低叶轮及泵体表面粗糙度的方法;提高铸造工艺水平;打磨与喷绘;喷防腐材料,这些方法在电厂循环水泵系统中都有应用,而且效果很好。
参考文献
[1] 郭丙然.最优化技术在热能动力工程中的应用.北京:水利电力出版社,2011.5~6
[2] 李敬,魏运刚.循环水泵的节能改造理论与应用.东北电力技术,2012,(7):47-50
[3] 林万超.火电厂热系统节能理论.西安:西安交通大学出版社,2011.72~75
一、我国机械制造技术发展的现状分析
机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。
20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80年代以后,随着市场全球化的进一步发展,市场竞争变得越来越激烈。
20世纪90年代初,随着CIMS技术的大力推广应用,包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内,部署了CIMS的若干研究项目,诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略,CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果,获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统,底层基础自动化还十分薄弱,数控机床由于编程复杂,还没有真正发挥作用。因此,与工业发达国家相比,我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
目前,我国已加入WTO,机械制造业面临着巨大的挑战与新的机遇。因此,我国机械制造业不能单纯的沿着20世纪凸轮及其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线——刚性自动化发展。而是要全面拓展,面向五化发展,即全球化、网络化、虚拟化、自动化、绿色化。
二、机械制造技术的特点
做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。但加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及,工业机器人的应用还很有限。因此,我们要立足于我国的实际情况,在看到国际上制造业发展趋势的同时扎扎实实地做好基础工作。
1.机械制造技术是一个系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
2.机械制造技术是一个综合性技术
先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。因此,它并不限于制造过程本身,它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。
3.机械制造技术是市场竞争要素的统一体
市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化的进一步发展,20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
4.机械制造技术是一个世界性技术
20世纪80年代以来,随着全球市场的形成,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本,使得市场竞争变得越来越激烈,为适应这种激烈的市场竞争,一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。同时,机械制造技术是面向21世纪的技术,应与现代高新技术相结合,应是有明确范畴的新的技术领域。 免费论文下载中心
三、我国机械制造技术的发展方向
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。
20世纪80年代,随着扫描显微镜的发明和使用,人类认识世界和改造世界的能力进入纳米尺度,纳米技术是指实现纳米级精度,是一种在纳米尺度上研究原子和分子结构,物质特性及相互作用与运动,并运用这种技术为人类服务的高新技术,纳米技术对制造业产生了很大的影响,其应用范围将非常广泛,包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术和纳米测量技术等。
超精密加工的加工精度在2000年已达到纳米级,在21世纪初开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程(STE)可使加工精度达到0.0003~0.0001μm,现在精密工程 正向其终极目标——原子级精度的加工逼近,也就是说,可以做到移动原子级别的加工。
现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上:一是精密工程技术,以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表,将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代;二是机械制造的高度自动化,以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。
1.精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括:精密铸造(湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯)、精密锻压(冷湿精密成形、精密冲裁)、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。
2.无切削液加工无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业,无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题,如废液排放和回收等等。
3.快速成形技术快速原型零件制造技术(RPM),其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则,而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造(LOM),熔化沉积制造(FDM)等等。
由于以上工艺和技术不仅减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本,而且有些工艺的
煤作为世界上最重要的能源之一,在工业生产方面得到了广泛的应用,其中把煤炭气化成煤气的技术应用至今已有百余年历史。随着研究的深入以及科学技术的发展,煤炭气化的技术得到长足的进步,煤气发生炉向小型化、简单化、生产低成本化发展,大大降低了能量损耗、生产成本和污染排放。改进后的煤气发生炉广泛应用于各行业,因此提高煤气发生炉的安全性具有十分重要的意义。
二、工作原理
煤气发生炉主要由机械加料系统、煤气发生系统,蒸汽发生系统,卸渣排污系统等组成,其核心是煤气发生系统。煤的气化就是发生在煤气发生系统中,它是一个在高温条件下,借助气化剂的化学作用,将固体煤炭气化成可燃气体的化学过程。根据煤炭的气化过程,可将炉内煤炭自下而上分成灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。如图1所示:
每个煤层中发生的物理、化学反应都是不同的,而且对整个气化过程所起的作用也有所不同。
1.灰渣层。由空气和水蒸气所组成的气化剂在灰渣层中预热,并通过灰渣层均匀地进入氧化层。同时灰渣层还起着保护灰盘的作用,使其工作期间温度保持一定范围内。多余的灰渣通过灰盘排出煤气发生炉。
2.氧化层。氧化层是产生煤气和热量的关键部位,其高度一般为150mm左右。在氧化层中煤炭中的炭被气化剂中的氧气氧化,生成CO2及少量CO,同时释放出大量热量。氧化层中温度最高,一般可达1100℃~1200℃。与氧化层接触的钢板最易发生腐蚀。
C+O2CO2+CO+热量
3.还原层。还原层在氧化层上面,是产生煤气的主要部位,还原层经过氧化层的加温,还原层的温度达到1000℃以上。煤中的炭与CO2和水蒸气发生氧化还原反应,生成CO和H2+,同时吸收大量热量。
热量+C+CO2CO
热量+C+H2+OCO+H2+
4.干馏层。干馏层中也能产生少量煤气,把干馏层的煤炭加热到700℃以后,煤炭开始出现干裂、解体,同时干馏出甲烷、CO、氢气、焦油等气体。
5.干燥层。干燥层实际上就是煤炭烘干和预热的地方,煤块从煤气发生炉顶部加入后,迅速被加热到500℃左右,煤炭表面的水分迅速蒸发变成水蒸气,与煤气一起排出炉外。
三、检验案例
2007年上半年,我们对宁波某铸造厂的一台使用了3年的煤气发生炉进行了首次全面检验,在宏观检查中,我们发现筒体底部轻微鼓起,询问设备管理员后,得知在煤气发生炉投用后,曾发生过一起夹套缺水事故,在夹套缺水,钢板过热的情况下,操作工没有采取紧急停炉出煤渣等措施,而是往煤气发生炉上方汽包紧急加水等错误操作,导致夹套内部压力突然增加,从而引起夹套底部变形。在了解情况后,我们要求用户单位打开人孔,并清除内部煤渣后,发现内罐底部未发生变形,但腐蚀严重,待打磨测厚后,发现处于氧化层的钢板腐蚀最严重,14mm的钢板已腐蚀了7mm左右,位于人孔下方200mm处腐蚀最严重,壁厚仅为7.1mm,而还原层以上的钢板几乎未发生腐蚀。对焊缝进行磁粉探伤和对腐蚀区进行渗透探伤后,未发现裂纹等超标缺陷。
根据GB150-1998《钢制压力容器》,对该台煤气发生炉进行强度校验,取内罐计算长度L=2350mm,内罐外直径DO=1628mm,C=(14-7.1)/3=2.3mm/y,δe=7.1-2.3=4.8mm,
L/DO=2350/1628=1.44,DO/δe=1628/4.8=339.2
由GB150-1998《钢制压力容器》得,B=22,所以[P]=B/(DO/δe)=22/339.2=0.06MPa。
根据强度校验结果和夹套变形情况,依据《压力容器定期检验规则》,该台煤气发生炉安全等级定为5级,对该设
备予以判废处理。
四、原因分析
1.煤气发生炉内罐温度极高,且内部反应复杂。日常生产时,氧化层释放出大量的热量,使得煤气发生炉内罐温度可达到1200℃以上,内罐中心温度甚至可达到1400℃左右。此时夹套中的冷却水就对内罐钢板的保护起了至关重要的作用。在夹套缺水或无水情况下,就会引起炉体钢板过热,甚至变形,若此时操作工作操作失误,紧急补水,就会引起夹套压力突然升高,导致夹套变形,甚至炉体爆炸,造成人员伤亡、经济损失。
2.在日常生产中,内罐钢板长期处于高温、高湿环境中,钢板的机械性能和抗腐蚀能力大大下降,而潮湿的水环境又使钢板极易发生电化学腐蚀,大量阴离子(如Cl-)吸附在金属表面后,迅速破坏钢板表面钝化膜,钝化膜被破坏后而钢板又缺乏自钝化能力,钢板表面就发生腐蚀,腐蚀后的钢板表面缺陷处易漏出机体金属,其呈活化状态,而钝化膜处仍为钝态,这样就形成了活性—钝性腐蚀电池,由于阳极面积比阴极面积小得多,阳极电流密度很大,腐蚀就不断往深处发展,钢板表面很快就被腐蚀成小孔,形成点蚀。
3.国内的煤炭含硫量普遍较高,在高温潮湿的条件下,硫与气化剂中的氧和煤炭中的碳在氧化层和还原层中发生一系列的氧化还原反应,生成SO2和H2+S,在水环境中,生成硫酸、亚硫酸和氢硫酸等,钢板就迅速被酸液腐蚀。同时,由于PH值的降低和温度的升高,这都增加点蚀发生的可能性,而钢板腐蚀后生成的Fe3+又能促进点蚀的发生,因此处于氧化层的钢板就不断发生点蚀。
4.在发生点蚀的同时,煤炭中的硫以及H2+S等硫化物,在高温条件下与夹套底部的钢板又发生高温硫化腐蚀,H2+S+FeFeS+H2+,S+FeFeS。在点蚀和硫化腐蚀的共同作用下,夹套底部钢板就迅速减薄。
五、防范措施
针对煤气发生炉的工作原理以及发生腐蚀的主要原因,我们可以从以下几个方面对煤气发生炉的安全性和耐腐蚀性进行改进:
1.在煤气发生炉上方的汽包中装设自动进水装置,在少水的情况下,进水阀自动打开,保证夹套能够正常工作,这样既提高了煤气发生炉的安全性,又减少了操作工的工作量。
2.加强操作人员安全培训和教育,提高相关人员的安全意识,制定事故应急预案,在发生夹套缺水炉体过热的情况下,操作工能采取正确的操作,而不是紧急加水,从而杜绝事故发生。
3.在煤气发生炉上方的汽包上和夹套顶部装设大口径爆破片,在夹套压力突然升高的情况下,爆破片及时爆破,从而控制夹套压力在正常范围内,不至于因为压力过高引起筒体变形或者破裂而引发安全事故。
4.在日常生产中不断的往灰盘中加碱性水(如石灰水),中和酸液,从而达到保护钢板,降低腐蚀速度的目的。
5.由于腐蚀的不可避免性,可在内罐底部氧化层与干馏层之间的钢板处,加衬一层4mm左右的钢板,隔断酸液与内罐本体钢板的接触,从而达到保护内罐本体钢板的目的。
6.加强检验,缩短全面检验周期,在发现衬板被腐蚀后的余量不能满足到下一个全面检验周期后,就及时更换衬板,避免夹套钢板的腐蚀。这样就可以增加煤气发生炉的寿命,降低企业的生产成本。
六、结语
煤气发生炉广泛使用于铸造、玻璃、化工、冶金等行业,采用上述几种防护措施后,能有效地提高煤气发生炉的安全性和使用寿命,在某铸造厂推广使用后,得到了良好的使用效果。
参考文献
[1]钢制压力容器(GB150-1998).国家质量技术监督局.
[2]压力容器定期检验规则(TSGR7001-2004).国家质量监督检验检疫总局.
中原与长江中游地区文化关系可能的确比我们设想的要复杂得多。但随着今天日益丰富的考古材料,已有可能对夏商时期长江中游的文化格局作出基本的判断。而只有具体分析该地区各时期文化动态的变化,才能更为客观地揭示两区域之间的关系。
虽然中原与长江中游地区之间的文化交流不晚于城背溪文化时期即已开始,并在龙山时期王湾三期文化对南方文化影响加剧,但江汉地区相当于二里头文化早期的文化,大多可能仍然是石家河文化的延续[5]。中原文化摧毁南方地区文化体系并取代一些地区土著文化,差不多发生在二里头文化第三期[6]。笔者根据这两处遗址鬲的出现及其形制、平底三角形扁足盆形鼎等遗物特征,以为其年代约在二里头文化第三期。
目前所知二里头文化在江汉地区的分布极不普遍,所见遗存亦不丰富。除了在一些地点偶见有这一阶段的遗物外,二里头文化遗存主要分布在长江以北沿线和鄂北地区。分布于长江之北的盘龙城与荆南寺遗址虽然发展至二里冈文化时期已成为两个重要地点,但在二里头文化时期聚落的规模并不大。盘龙城遗址[7]目前仅在南城垣、王家嘴等地点发现二里头文化阶段遗存。其陶器以夹砂灰、灰黑陶为主,器类中鬲、鼎、深腹罐、豆、大口尊数量略多,至较晚阶段已有鬲、鼎、罐、甑、爵、盉、杯、簋、盆、豆、壶等。陶器的陶系、器类、纹饰均与二里头文化近似,但也有一些个性特征,如陶系中红陶的数量略多,器形上鬲口沿较平而唇部较尖,鬲裆较平甚至下垂,大口尊的肩部不甚明显,等等。这些个性有的还为本地区二里冈阶段文化所继承。从文化性质来看,盘龙城遗址的二里头文化应是二里头文化直接传播的结果,它应是二里头文化在长江中游的一个地方类型。荆南寺遗址[8]中二里头文化时期遗物性质可能较为复杂,陶器中二里头文化因素有鬲、扁足鼎、大口尊、花边圆腹罐、深腹罐等,其特征与二里头文化陶器极为接近。但该遗址这一时期也可能包含大口红陶缸、米粒纹釜、小平底凸肩罐等地方因素[9]。我们目前还难以判断二里头文化时期荆南寺遗址的性质。总的来看,盘龙城与荆南寺二遗址这一时期文化表现出较多的内在联系,如二者都分布在距长江北岸不远的小水系近旁,都以典型的中原文化因素及其变体为主体,从二里头文化第四期阶段都开始较多出现以红陶缸为代表的土著文化因素。推测二里头文化应当是由豫东南经大悟、孝感一带[10]传播至盘龙城,而后逆江而上至荆南寺遗址。
鄂北地区二里头文化遗存见于襄阳王树岗、钟祥乱葬岗以及枣阳墓子坡等地点。王树岗遗址[11]陶器以灰褐陶为主,器类中罐、盆、大口尊较多,其他见鼎、簋、豆、杯、高领罐等,某些陶器如大口尊、深腹罐、鼎特征与二里头文化同类器基本一致,是长江中游地区同时期诸遗址中二里头文化因素较典型的一处。该遗址年代的主体仍然在二里头文化三、四期,但上限可能更早一些。乱葬岗遗址[12]出土陶器有主要有鼎、鬲足、大口尊、盆、盘、豆等,各器类几乎在二里头文化中都可以找到可比器,但器物特征又与二里头文化存在一定区别,如陶器陶色呈浅灰色、罐类器少见、器口多卷沿侈口、尊长颈折腹不明显、不出某些二里头文化常见的器类等,陶器面貌暗示该遗址社会等级应当较低。从风格上看,乱葬岗遗址文化因素与其南的荆南寺遗址差异颇大,从文化传播的角度看,他们之间似乎并未发生直接联系。枣阳墓子坡遗址[13]未经发掘,采集陶器以夹砂灰陶为主,夹砂红陶次之。所见器类有鼎、鬲、尊、盆、罐,所出鬲时代特征可至二里冈文化时期。该遗址遗物总的特征与二里头文化接近,但陶器中鼎的按窝纹作法较特别,一些器形特征亦与二里头文化也有所不同。鄂北地区二里头文化表现出与长江沿线二里头文化不同的特点,这里除鬲较少见之外,江汉地区陶器红陶偏多的现象不见,也不出红陶缸这种特征鲜明的器类。王树岗等遗址文化性质较单纯,所表现出的文化特征似可认为是二里头文化发展到地方的变体,在这一点上,他们与包含有复杂文化因素的长江沿线盘龙城遗址等遗存不同。王树岗、乱葬岗均位于汉水西岸,墓子坡遗址在汉水之东的支流旁,考虑到中原文化由南阳盆地向南施加的影响自二里头文化早期即已开始[14],王树岗等遗址应是二里头文化经由南阳盆地、顺汉水向南传播,但这一南下势力似乎并未打通至长江一线的通道。
长江沿线及鄂北两个区域文化由中原地区传人的途径不同,文化面貌也略有区别,但 典型二里头文化因素在这些地区文化中已处于绝对主导地位,此前的石家河文化因素残存甚微,因此我们似可认为长江以北的中游地区当时已处于二里头文化的势力范围。此外,二里头文化还通过荆南寺遗址向南对湘北地区、向西对三峡地区甚至以西地区产生影响,二里头文化的觚、盉(或鬶)、深腹罐均可以在这些地区相当或略晚时期遗存中在找到变体或遗型。而长江中游以东邻近地区如安徽二里头时期文化则似乎是通过豫东地区传入、并且接受了岳石文化的影响[15]
二里冈文化时期,商人对长江中游地区的扩张基本上是沿着二里头文化东线的足迹南下,即由豫东越过桐柏山,顺澴水、滠水及其附近进入盘龙城。较此前相比,二里冈文化对长江中游的经营力量大大地加强了。在盘龙城以北的鄂东北地区,目前已发现二里冈文化时期遗存40余处[16],较为重要的遗址如安陆晒书台、孝感聂家寨、殷家敦、云梦好石桥等,这些遗址的文化面貌、遗存延续时间与盘龙城相同,由此反映了二里冈时期文化对南方联系的密切。
盘龙城是商文化在南方最为重要的一个据点。盘龙城遗址实际上是由城址和几个规模较小的遗址组成的聚落群,城址面积290×260平方米,城址东北发现三处宫殿建筑基址。近年在盘龙城城址北部、西部距原城垣250-500米之外又发现带状夯土遗迹,极有可能为城址外围城垣[17],若如此,则盘龙城城址规模接近郑州商城!李家嘴M1、M2、杨家湾M11等墓葬各随葬多套酒器组合、出土青铜器20件以上,他们仍然是迄今所见二里冈文化时期规格最高的墓葬。凡此均说明了盘龙城遗址在当时的地位。盘龙城遗址遗存特征反映出这是一支以中原地区商文化因素为主体的文化,其表现是:青铜器、玉器特征与二里冈文化基本相同,如青铜容器和郑州二里冈文化青铜容器使用基本相同的器类、组合和器形;装饰以兽面纹为主的、种类与结构基本相同的纹饰;可能使用相同的铸造技术。宫殿及墓葬等高等级遗迹特点与二里冈文化高度一致。陶器的器类、形制基本特征亦与二里冈文化相同,但也表现出较多的地方特征,如红陶偏多、一些器类的器形有所变异如陶鬲裆部较平形制接近于鼎等。就性质而言,无论盘龙城为中原王朝派出的军事据点抑或为方国,这里臣服于商、向中央王朝承担纳贡义务的地位似乎为论者所广泛认同[18]。值得注意的是,作为中原向南方地区文化输出的窗口的同时,通过盘龙城,南方一些文化因素也传播至中原,这些因素如郑州商城发现的红陶缸、硬陶与原始瓷等。另一方面,由于青铜文明长时间的发展,当地应当已经掌握青铜铸造技术。过去因为盘龙城与郑州青铜器极强的相似性,乃至于过去大家都认为这里的青铜器特征与中原地区完全一致,甚至有学者认为盘龙城青铜器为郑州地区铸造而后输人[19]。如果我们将两地出土青铜器进行细致的相较不难发现,盘龙城青铜器无论是器形还是纹饰上都存在一些细部差异[20](除郑州青铜器因报告未加报道而铸造特征不明、无法得出比较结论外)。这些初露端倪的个性因素,对于我们理解商时期南方地区青铜文化有着十分积极的意义。一方面,虽然迄今为止盘龙城遗址一直没有发现直接证据证明当地可能铸造青铜器,但盘龙城青铜器个性特征的存在,无疑为这一器群是当地生产的结论提供了重要依据。另一方面,近年来越来越多的学者开始注意到殷墟文化时期南方地区青铜器包括青铜礼器具有与殷墟青铜器不同的特征,现在看来,这些个性特征的形成以及南方地区较发达青铜文明的出现都并非突然,盘龙城青铜文明的存在,正是为长江中游地区其后青铜文明的涌现奠定了基础。
除了盘龙城之外,商人似乎在周围还设立一些次一级的重要据点。新州阳逻香炉山商时期遗址中出土有鼎等铜器;黄州下窑嘴发现有二里冈上层阶段墓葬,随葬鬲、觚、爵、斝、瓿等16件青铜器[21]。随州庙台子遗址商文化面貌与盘龙城相似,遗存可能延续至殷墟文化第一期[22],距庙台子遗址不远的淅河也出土有觚、爵、斝等铜器[23]。据说近年武汉大学在云梦发现特征与盘龙城相似的早商城址,可见商人对鄂东地区的经营的不遗余力。
以盘龙城为据点,商文化对长江中游地区的传播范围广泛,影响势力在二里冈上层文化时期达到高峰,其时长江中游地区的大部都可见商人势力的影响。二里冈文化由盘龙城向东发展至黄梅[24],东南及于江西九江地区。九江神墩[25]、龙王岭遗址[26]既有以陶鬲为主的中原二里冈文化因素,又有硬陶、原始瓷罐、尊等当地文化因素。商文化势力在这一带虽并未象盘龙城那样占有绝对优势,但商势力的存在可能的确与铜矿资源相关,瑞昌铜岭矿冶遗址11号竖井是南方地区首个年代明确属于二里冈文化时期的矿冶遗存。
二里冈文化的势力向西的发展,依然是溯长江而上,也再次到达荆南寺及邻近区域。位于长江南岸的岳阳铜鼓山遗址[27]地处盘龙城与荆南寺遗址之间,文化面貌颇为复杂,既有江汉地区常见的红陶缸,又有当地文化特有的盘口鼎、折肩釜,还有来自澧水流域的釜鼎和长江下游的硬陶,二里冈文化的鬲、大口尊、簋、豆等文化因素占有相当大的比例。商人在当地的地位,可能与九江地区的形势相似。荆南寺遗址也包含有中原、当地、澧水流域以及可能东来于盘龙城等不同性质的文化因素,另外还有比例较大的来自三峡地区的凸肩小平底罐、豆形器三星堆文化因素和当地的米粒纹釜。荆南寺遗址所见各类文化因素如二里冈文化因素都颇为典型,而距离荆南寺遗址不远且年代与之相当的沙市李家台遗址[28]陶器则以当地文化的米粒纹釜、红陶缸和三星堆文化的小平底罐等为主,二里冈文化因素只占极小的比重。鉴于荆南寺一带是多种文化的交汇地带,推测荆南寺遗址本身,在当时似乎是一处自由贸易港之类的性质。
总之,二里冈文化时期商人向南行进线路是沿着二里头人的足迹前行(只是在鄂北地区我们难以找到商人通过南阳盆地进入江汉地区的证据,甚至迄今为止,在南阳盆地及襄樊地区,典型的早商文化遗存的发现也寥寥无几),商人经营的重点区域主要在长江以北的鄂东北地区,而从江西九江、岳阳铜鼓山等一些长江南岸遗存的情况看,长江中游一段水道也极有可能商人所控制,因此我们可以说长江以北地区当时属于商王朝的疆域范围。除了商文化向南的传播之外,富有江汉地区文化特色的大口红陶缸在长江中游分布普遍,长江下游常见的硬陶通过吴城文化到达盘龙城并向西及于荆南寺,这两种文化因素又都为商人所接受并在二里冈遗址中有明显的反映,说明了文化之间的互动。
自“中商文化”时期开始,中原与南方关系的格局发生了根本性的改变。随着殷墟一期文化之前商文化的前沿退缩至罗山一线,盘龙城和其他许多类似的遗址一样被遗弃。此时的南方,显然已非“王土”。而在此前商文化的影响之下,南方地区出现了包括三星堆、吴城文化在内的不同的青铜文化。这些文化之间以长江为联系通道,与此同时,他们又顺汉水向北与渭水、黄河中游地区文化建立了密切的联系(这或者是文献记载周联盟灭商的一个文化背景),这些联系在尊、面具、武器等青铜器中都有明确反映。另一方面,商人依然保持着顺今京广线为线路的对南方关系,宁乡为代表的青铜器群较南方其他青铜文明表现出更接近商文化的特征即应是其反映(约延京广线分布一些接近典型商器的青铜器,向南甚至在香港发现牙璋)。
此时的长江中游地区的文化格局也正是南方地区的缩影。目前江汉地区已发现殷墟时期遗址不多,但结合各地出土青铜器的情况依然可以分析出长江中游不同区域的形势。
二里头文化以来由豫东南而及鄂东北地区夏商文化对南方的传播线路依然是殷墟时期的重要通道。鄂东北延这一通道的滠水、圜水流域多发现有典型商式青铜器,如在黄陂官家寨发现有爵、觚[29],应城群力发现有鼎,广水乌龟山发现有枭卣[30],汉阳竹林嘴发现有方彝[31]等,这些铜器多属于殷墟二期。由汉阳延长江至鄂州、大冶一带,也同样发现有较多典型商器,如鄂州徐家湾发现多件觚、爵、斝[32],大冶港湖出土夔纹提梁卣[33]。以上区域的青铜器或铭有族徽,如汉阳沙帽山出土“天兽御”觚形尊[34],鄂州沙窝等地出土“
”爵、“
”爵[35],徐家湾出土“ ”爵等,族徽往往与典型商器所见,这些铜器可能为中原地区传入的。
殷墟时期长江沿线各支土著文化活跃,鄂皖赣交接地区为其后称为百越的民族所控制,洞庭湖北岸为费家河文化,其西、北为澧水下游皂市类型遗存及周梁玉桥文化。在长江或相距不远的支流旁发现多起的尊、罍、瓿,与这些特征类似的铜器――但与典型商器接近而略有区别――在巫山、沙市、江陵、岳阳等属于不同文化的地域范围内都有发现,长江中游传播通道因此而清晰地展示出来,并且因为尊、罍的发现而知道这一通道向西延至三星堆,向东远及江苏江宁[36]。此外,枣阳新店、城固及洋县出土性质相同的尊、瓿,将关中地区通过汉水与长江中游的联系揭示出来。长江沿线区域出土铜器有时情况较复杂,在石首九佛岗出土有典型的商器觚,同一地点又出土有带扉棱鎛[37],类似的鎛钟见于新干大洋州及赛克勒美术馆[38],这种南方作品还北传至随州[39],其性质异于尊罍一类器而与南方系统的大铙近似。以上不同系统青铜器的出土情况似乎说明,他们多数并不是当地产品,而可能为外地铸造后传入。
鄂东南至皖南赣西北地区晚商时期文化系列目前还不十分明确,这一带陶器以夹砂红陶为主,器类多为带刻槽足鬲、带护耳甗、带条形镂孔豆以及相当数量的硬陶,陶器中中原文化因素多承袭于二里头及二里冈文化。阳新刘荣山出土铙[40]、崇阳出土鼓[41]均为南方特征青铜器,其纹饰特征与宁乡等南方铜铙应属于同一系统。因此该地区考古学文化面貌与中原文化较为疏远。但另一方面,由大冶经阳新直至瑞昌发现为数众多的商周时期古矿冶遗址,其中如铜岭第11号竖井年代可早至殷墟文化时期。如果这里是商人铜料来源之地的话,则该地的文化活动又应当与商文化的关系紧密。这一矛盾的现象目前还难以作合理的解释。
总体来说,中原文化自二里头文化三、四期对南方的大力扩张,至二里冈文化发展到极强势,最后在殷墟文化一期阶段退缩。这一文化现象在中原之外的周边地区也具有普遍性。从中原文化内在发展的角度看,二里头文化时期的扩张和二里冈文化时期的强势,是否是夏商王朝某种社会变化的反映(如果这两支文化分别属于夏、商文化的话)?而退缩中的殷墟文化为何却迎来青铜文明的繁盛期?
商人南进的目的掠铜,这一论点为众多的学者所强调。但我们似乎不能单纯地理解帝国扩张以掠取资源为唯一目的。不难注意到,中原力量的南进与中原青铜器铸造量在峰值上完全不一致,二里头和二里冈文化时期中原文化南下势头最强劲阶段并非是青铜器的铸造和使用的高峰期,特别是青铜器的大量使用和重器出现的殷墟文化时期却适逢商文化的退缩。如果当时长江中游的确是商人铜资源的一个重要来源的话,则商王朝在殷墟文化时期获取资源的方式是值得探究的,在政治上显然已不为商人所控制的长江中游地区的铜料,是作为贡品抑或是交换物输送至商王朝?
注释:
[1]本篇题中“夏商”、“中原”仅仅用来表示与之相当的时空概念。
[2]李学勤:
[3]Robert W. Bagley,Changjiang Bronzes and Shang Archaeology. 《中国艺术文物讨论会论文集·器物(上)》,国立故宫博物院,台北,1992。
[4] Robert W. Bagley, Shang Archaeology, P208. The Cambridge History of Ancient China from the Origins of Civilization to 221 B.C. Cambridge University Press, 1999.
[5]拓古:《二里头文化时期的江汉地区》,《江汉考古》,2002年第1期。
[6]关于年代问题:荆南寺遗址发掘简报作者将其相当于二里头文化最早阶段遗存年代定在二里头文化第二期,《盘龙城》报告依据荆南寺结论亦将其最早遗存定在二里头文化第二期。但何驽认为荆南寺一期相当于二里头文化四期。见何驽:《荆南寺遗址夏商时期遗存分析》,北京大学考古系编《考古学研究(二)》,北京大学出版社,1994年。
[7] 湖北省文物考古研究所:《盘龙城――一九六三-一九九四年考古发掘报告》,文物出版社,2001年。
[8]A、荆州地区博物馆等:《湖北江陵荆南寺遗址第一、二次试掘简报》,《考古》1989年第8期。B、何驽:《荆南寺遗址夏商时期遗存分析》,《考古学研究(二)》,1994年。
[9] 这一情况在简报中并未有提及,但据[8]B何驽文,这一阶段已出现大口缸、小平底凸肩罐等过去被认为属于二里冈文化时期江汉地区、三峡地区文化因素。
[10]熊卜发在《鄂东北地区古代文化发展系列概述》等文中多次谈到这一带二里头文化遗存。惜未见具体材料发表。参熊卜发等主编:《鄂东北考古报告集》,湖北科学技术出版社,1996年。以及《鄂东北地区文物考古》,湖北科学技术出版社,1995年。
[11]襄石复线襄樊考古队:《湖北襄阳法龙王树岗遗址二里头文化灰坑清理简报》,《江汉考古》,2002年第4期。
[12] 荆州博物馆等:《钟祥乱葬岗夏文化遗存清理简报》,《江汉考古》2001年第3期。
[13] 叶植:《襄樊市文物史迹普查实录》,页131、132。今日中国出版社,1995年。
[14] 李龙章:《下王岗晚二期文化性质及相关问题探讨》,《考古》1988年第7期。
[15]北京大学考古学系等《安徽省霍丘、六安、寿县考古调查试掘报告》,《考古学研究(三)》,科学出版社,1997年。
[16]同[10]熊卜发文。
[17]刘森淼:《盘龙城外缘带状夯土遗迹的初步认识》,《武汉城市之根·商代盘龙城与武汉城市发展研讨会论文集》,武汉出版社,2002年。
[18]、 [19]刘莉、陈星灿:《中国早期国家的形成――从二里头和二里冈时期的中心和边缘的关系谈起》,北京大学中国考古学研究中心:《古代文明》第1卷,2002年。
[20]张昌平:《盘龙城青铜容器初步考察》,《江汉考古》2003年第1期。
[21]黄冈地区博物馆等:《湖北省黄州市下窑嘴商墓发掘简报》,《文物》1993年第6期。
[22]武汉大学历史系考古教研室等:《西花园与庙台子》,武汉大学出版社,1993年。
[23]随州市博物馆:《湖北随州发现商代青铜器》,《文物》1981年第8期。
[24]黄梅意生寺遗址发现有堆积丰富的二里冈文化时期遗存,湖北省文物考古研究所发掘资料。
[25]江西省文物工作队:《江西九江神墩遗址发掘简报》,《江汉考古》,1987年第4期。
[26]江西省文物考古研究所等:《九江县龙王岭遗址试掘》,《东南文化》,1991年第6期。
[27]湖南省文物考古研究所:《岳阳市郊铜鼓山商代遗址与东周墓发掘报告》,《湖南考古学辑刊》第五辑。
[28]沙市市博物馆:《湖北沙市李家台遗址发掘简报》,《考古》1993年第3期。
[29]熊卜发等:《黄陂出土的商代晚期青铜器》,《江汉考古》1986年第4期。
[30]熊卜发:《孝感地区商周古文化调查》,《考古》1988年第4期。
[31]《汉阳县竹林嘴出土的商代晚期青铜方彝》,《江汉考古》1980年第1期。
[32]鄂州博物馆藏资料。
[33]梅正国等:《湖北大冶罗桥出土商周铜器》,《文物资料丛刊》,第5期(1981年)。
[34]《中国青铜器全集·4》,图版120,《文物出版社》1998年。
[35] 鄂城县博物馆:《湖北鄂城沙窝出土青铜爵》,《考古》1982年第2期。
[36] 张昌平:《论殷墟时期南方出土的尊和罍》,《殷墟发掘70周年学术纪念会论文》(油印稿),1998年。张昌平:《商代铜瓿概论》,《长江流域青铜文化研究》。科学出版社,2002年。
[37]戴修正:《湖北石首出土商代青铜器》,《文物》2000年11期。
[38] Robert W. Bagley, Shang Ritual Bronzes in the Arthur M. Sackler Collections ,Fig.104,
Washington 1987.
[39]随州市博物馆:《湖北随州出土西周青铜镈》,《文物》1998年第10期。该器年代当属商晚期。