工业设计是一种跨学科的专业，将创新、技术、商业、研究及消费者紧密联系在一起，共同进行创造性活动、并将需解决的问题、提出的解决方案进行可视化，重新解构问题，并将其作为建立更好的产品、系统、服务、体验或商业网络的机会，提供新的价值以及竞争优势。下文是小编为大家整理的关于工业设计研究生毕业论文的范文，欢迎大家阅读参考!

工业设计研究生毕业论文篇1

试论金属焊接雕塑技术的探讨

论文摘要：哈尔滨是中国的焊接名城，在几年的研究探索过程中摸索了一些有关金属焊接艺术的独到特点，在这里着重探讨金属焊接雕塑艺术的创作方法。

论文关键词：材料美感 焊接肌理 概括和抽象 现代意识 民族化

1 这里所谈到的金属焊接雕塑与我们习惯认识上的金属雕塑不尽相同，传统意义上的金属雕塑泛指以金属材料来实现完成的雕塑作品，而这里所说的金属焊接雕塑指的是通过焊接的技术手段(而非传统意义上的铸造和锻造手段)来实现的雕塑作品，这类作品重点体现的是金属材料本身的美感和焊接过程中自然形成的焊接肌理之美，当然这并不是说这样的作品缺乏形式和内容，而是通过将其特有的美感与其独到的形式巧妙结合来实现创作目的。

其实金属焊接雕塑已经成为当代最具现代意义的艺术表现形式，其艺术语言在于注重作品的直接创作过程，并赋予其更加丰富的人文精神与审美内涵，它有力地拓展了雕塑创作的表现力和艺术感染力，发挥金属材料自身的质感特性自由地构思和制作，已成为现代雕塑进行创作的一个十分重要的艺术表现方式。

金属焊接雕塑的创作注重于艺术与材质的直接对话过程，其中材料的质感和焊接过程中形成的焊接机理是构成作品形态的关键要素，对实现其艺术价值和意义起到重要的作用，这也同时造就了金属焊接艺术雕塑的表现形式，即使表现具象形态，也侧重于能够发挥焊接艺术特有肌理的具象形态表现，如用拉丝焊接肌理来表现动物的毛发。

任何艺术作品的创作，都体现了不同艺术家的文化渊源，有着不同的艺术表现形式，而不同的表现形式又是不同的创作思想得以充分展示的保证和前提。鉴于目前金属焊接艺术在国内尚属起步阶段，在探索西方现代艺术语言过程中，研究西方现代艺术的理论是十分重要的课题。

他们对西方现代艺术的文化思想产生重要的影响，其中柏格森的直觉主义哲学思想，高扬生命冲动的创造力，推崇能够让人直接体验生命冲动的开放社会，以直觉为认识真实和真理的唯一途径，以及现代艺术对生命的瞬间体验和制作过程的珍借，对破坏重组物质时空以获取精神真实的兴趣。同时萨特表达现代人孤独、异化、悖理的情绪感觉，充分体现了现代艺术家对艺术主体独创性的强烈追求。

2现代雕塑的表现形式在西方现代艺术理论的直接影响下，它与以前传统写实主义的以体量和实体感作为表现形式的基本要素背道而驰，许多现代雕塑的表现方法完全超出了“雕”和“塑”的意义，尤其是现代金属焊接雕塑，作为三度空间抽象的构成艺术品，不属于关于实体感的艺术，不追求真实的形态再现，通过简化、概括甚至是抽象的手法进行创作，并结合各种工业化的手段，直接地打造作品，如以透空框架的形态去构画和界定空间，彻底地阐明了现代雕塑作为三度空间艺术的新理念，在于表现金属在空间中的自由组合，而非多种程序塑造的实体造型。

他们艺术语言的特征类似单纯、厚重的原始文化，最后发展到将机械、动力和光的因素组合引入雕塑的运动形态，创造了最具现代意义的雕塑作品。它反映了20世纪工业、科技观念向艺术的介入，导引出一种崭新的艺术价值观。

当代西方雕塑家在新的艺术观念的引导下，追求各自的文化和艺术个性，并充分利用材料学、结构力学、金工技术和焊接技术的原理，发挥金属焊接雕塑的特有创造力。在他们的作品中，将雕塑的造型要素简化到最低限度。用立方体、几何形、圆柱体的型材和不锈钢材以及现成金属物品构成现代形态的、抽象的雕塑作品，使传统的艺术语言在他们的作品中失去了原有意义，运用工业化制造方法实现了现代雕塑新的艺术理念。

现代雕塑家史密斯是美国第一位创作金属焊接雕塑的艺术家，他的作品纯朴、粗犷和简练，利用金属材质的特性形成变化多端的雕塑造型，使金属材料、金工技术成为诠释个人艺术观念的语言符号。他创作的《皇家之鸟》、《森林》等作品，采用电焊枪在空间中描画，用多种钢条焊接展开三度空间的构成，同时利用点、线、面的相互交错的穿插，编织成一种活拨的、富有生机的抽象形态，他的许多作品放弃实体，将锻造成形后的钢条构出空间的韵律，显示出强力的运动感。

英国当代杰出雕塑家卡罗的金属焊接作品轻松活泼，简洁明快，是位最富独创性的现代金属焊接雕塑家。作品《正午》是他具有个性化艺术语言的代表作。该作品直接采用数块工字钢梁构成，作横置状态并涂上橘黄色的颜色，整件造型似如一张在室外阳光下的躺椅，简练而意味深长。

在他的作品中力求把雕塑语言概括到最基本的抽象形态，直接利用工业钢材装配成巨大而强力的结构，并与周围的环境空间融为一体。费罗是法国现代派艺术家，他的金属焊接系列作品更具个性化。其作品摒弃了传统雕塑的创作模式，采用一种更加直接，更抽象化的表现手法，使作品取得纯粹形式的自由化。费罗的作品都取名《无题》。但在这个毫无意义的标题下，呈现出一个丰富多彩的艺术世界。在创作中通过挤、敲、扭、切和焊，给作品注人生机，将冷冰冰的不锈钢板转化成孕含生命形态的艺术作品。

从现代金属焊接雕塑的艺术语言来看，它与传统雕塑相比其主要特点是：在艺术观念上，一方面强调艺术与自我表现的主观性以及艺术家以我为主的能动性，力求作品造型简化到最基本的抽象形态，以现代工业化的理念构造单纯、简洁的几何造型，反映出一种工业化的非人格化的力量。另一方面重点表现不同金属材料的特有美感(如钛合金通过焊接在焊口的部分会形成耀眼的彩虹效果)和不同焊接技法所形成的肌理美感。

在艺术形式上，利用电焊枪在空间中作画，以钢材制作空间构成。使传统艺术形式的体积，体量概念消失，转化为丰富、透空的空间和变化多端的深度三维结构。并以手动和机动改变了原有雕塑的“静止状态”，以色彩变化增强金属焊接雕塑的视觉感悟力。在艺术表现方式上，采用直接加工过程实现三度空间的构成关系或以废品集合的方式重新组合新的造型，使金属雕塑的艺术表现方法变得直接了当、纯粹和自由。在制作中利用各种金属材料经过直接的敲打、挤压、扭曲、打磨、切割和焊接，随意地、自由地构建和组合，彻底改变了传统制作多步骤的有序性，使作品更具自然性。

3在现代雕塑发展史上，当代雕塑家所创造的金属焊接作品成功地完成了20世纪具有雕塑艺术革命意义的艺术创造，而走向现代化、抽象化、形式化、自由化的艺术表现形式。虽然我们国内的金属焊接雕塑艺术尚未得到社会的认同，但我相信在当代有创新意识的艺术家、雕塑家甚至焊接技师的共同努力下，我们的金属焊接艺术应该能够找到一条立足于民族文化传统，能够满足我国公众审美诉求的蓬勃发展之路。

参考文献

[1]田卫平等.金属焊接艺术初探[J].焊接，2005，3.

[2]吴顺平.现代雕塑设计与技法[J].黑龙江美术出版社，2001.

[3]王汉卿.金属装饰艺术教程[M].北京：中国纺织出版社，2003.

工业设计研究生毕业论文篇2

探析热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用

引言

在现代工业生产中，金属零件的制造是一个重要的环节，具有举足轻重的作用，因此提高金属零件的制造水平成为一项不可缺少的工作。而在金属零件的制造过程中，热处理工作又是提高其制造水平的重要措施。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员应根据金属材料成分，准确分析金属材料与热处理工艺的关系，制订合理的热处理的工艺，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果，提高金属零件的制造水平。

在现代工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式;其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。

为了得到更好的金属性能，满足制造和使用要求，我们将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能，这就是金属材料热处理过程。

不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果，下面从3个方面来说明热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。

一、提高金属材料的切削性能和加工精度

在各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品金属材料的切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。各种材料的最佳切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。为了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合适的组织状态，这就要用到预先热处理。

通过预先热处理，可以消除或减少冶金及热加工过程产生的材料缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态，从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形。

举例1：齿坯材料在切削加工中，当齿坯硬度偏低时会产生粘刀现象，在前倾面上形成积屑瘤，使被加工零件的表面光洁度降低。而对齿坯材料进行正火+不完全淬火处理，切屑容易碎裂，形成粘刀的倾向性减少。并随着齿坯硬度的提高，切屑从带状向挤裂状过渡，从而减少了粘刀现象，提高了切削性能。

举例2：铝合金在加工过程中，通常都是先经强化处理(固溶处理+时效;时效)，这样可以得到晶粒细小、均匀的组织，比铸态或压力加工状态的切削性能好，不仅改善了切削性能，而且同时提高了机械加工精度。

二、提高金属材料的断裂韧性

金属材料的断裂韧性指含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错，使金属材料中的位错密度下降，从而提高金属强度，而减少金属晶体中位错的一种重要方法，就是细晶强化，其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。而金属组织的细晶强化的过程实际上就是金属热处理。

在金属热处理过程中，当冷变形金属加热到足够高的温度以后，在一定的应力和变形温度的条件下，材料在变形过程中积累到足够高的局部位错密度级别，会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶。再结晶晶核的形成与长大都需要原子的扩散，因此必须将变形金属加热到一定温度之上，足以激活原子，使其能进行迁移时，再结晶过程才能进行。

那么，对于不同的金属材料，我们就可以通过控制不同的热处理的温度，来提高金属材料的断裂韧性。

举例：在SY钢坯料上线切割适当的小圆柱，机加工后，选择在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型热模拟试验机上以5×10-1的变形速率保温30s压缩变形50%，然后在空气中冷至室温，再进行680℃×6hAC(空冷)的退火处理，再将压缩后的试样沿轴向线切割剖开，研磨抛光后用化学物质显示晶粒形貌。实验现象为：在700℃时，扁平的晶粒开始逐渐向等轴晶粒的形状变化。800℃变形的晶粒中等轴晶粒已经有少量出现，但仍然以变形拉长的晶粒为主。在900℃变形开始，晶粒突然变得细小，几乎全部为等轴晶粒，晶粒度达到YBl2级。在900℃以上.晶粒开始长大。因此，对此种钢来说，900℃左右温度进行热处理，可以提高其断裂韧性。

三、减少金属材料的应力腐蚀开裂

金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。

金属材料在加热和冷却过程中，表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩表面大于心部而使心部受拉应力：另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随材料体积的膨胀，材料各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与拉应力相反。金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力，正是其存在造成了应力腐蚀开裂。

举例：金属热处理中，通过控制淬火冷却速度，可以显著地控制淬火裂纹，为了达到淬火的目的，通常必须加速材料在高温段内的冷却速度，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论，这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值，故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。

3、结论

金属材料的热处理在机械零件制造中占有十分重要的地位，在金属材料加工的整个工艺流程中，如果将切削加工工艺与热处理工艺进行密切配合，将有效地提高金属零件的制造水平。

参 考 文 献

[1] 雷声，齿轮热处理变形的控制.机械工程师.2008年5期.

[2] 王斌武，周晓艳.浅谈金属零件的设计、切削加工及热处理的关系，桂林航天工业高等专科学校学报，2006(4)

[3] 魏强、刘晓清，热处理淬火变形的控制.汽车工艺与材料.2008年7期