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摘要：随着社会的进步与经济的快速发展，我国的汽车行业也得到相应的发展。材料成型对汽车行业是极其重要的，作为汽车机械制造企业应加强对材料成型的重视，来促使汽车制造的水平提升。首先，本文对金属材料的一次成型加工技术进行了初步的介绍，然后对二次成型加工技术进行了深入的探讨。
关键词：汽车工业；材料成型；金属材料加工
不断提高企业的生产力以及加工技术能力，才能保证材料成型质量以及成本。在汽车制造过程中，会使用到金属材料，同时涉及到金属材料加工成型工艺。汽车制造中有60%~70%的金属零部件是冲压件，如汽车车身上的各种覆盖件、车内支撑件、结构加强件、车轮等。这些零件都是经冲压成形技术成型的，而冲压成型技术向精密要求更高、功能更多、效率更高、节能更好以及更安全清洁的生产方向发展。金属材料成型加工工艺作为汽车生产重要工艺之一，对汽车制造质量和成本有着直接的影响。
1 金属材料一次成型加工技术
一是挤压成型技术。此技术首先将所需加工的坯料放置相应的模具中，然后在其上部进行加压处理，让预先添加至模具中的坯料在压力的作用下产生变形，就能得到和相应模具中模孔大小与形状一致的产品。采用挤压技术，所得到的产品具有塑性较好，且不容易发生形状变化的特点；二是拉拔成形技术。此技术首先将所需加工的坯料放置相应的模具中，然后在其上部进行拉拔处理，让预先添加至模具中的坯料在拉力的作用下发生塑性变形，就能得到和相应模具中模孔大小与形状一致的产品。采用拉拔技术所得到的产品具有变形阻力相对较小的特点，不过在生产过程中要使用机械性能相对好的坯料才可以达到拉拔的要求；三是扎制成型技术。此技术是让坯料在扎轮旋转力的作用下而发生塑性形变，从而生产出具有特定大小与轮廓的产品。
2 金属材料二次成型加工技术
2.1 机械加工成型技术
对于金属材料成型及控制工程中，使用的金属切割刀具以金刚石刀具使用较多。该刀具能够对铝基、金属基不同复合材料的精加工进行处理。目前金刚石刀具作为钻、车、铣作为比较常用的刀具。可以细化铝基类复合材料金刚石刀具的主要加工方式包括车削、铣削、钻削三种形式。其中在运用钻削形式时主要应当运用镶片麻花钻头完成加工，对于SiC颗粒此种较高运用频率的钻削，可以结合实际情况将适量外切削液加入其中，从而实现材料性能的有效增强。铣销形式关键在于借助粘结剂配合断面铣刀加工材料，碳化硅颗粒能够对铝基复合材料的工艺性能有效增强，并将适量外切削液加入其中后冷却处理。这样一来显而易见车削加工具体的工艺操作最为简单，主要运用硬合金刀具，冷却处理介质则采用乳化液便可实现。
2.2 铸造成型技术
实际铸造过程中，金属基复合材料中添加增强颗粒后，熔体的粘度以及流动性均会显著提升，加之增强颗粒与熔体在高温下的化学反应作用，便会改变基础材料本质，此时相关工作人员必须在熔化金属基复合材料的过程中，对其熔化温度以及保温时间进行严格管控。高温时，添加的增强颗粒，尤其是碳化硅颗粒，极易产生界面反应，例如，3SiC A1-A14 C3+3 Si 等。进而导致熔体粘度过大，难以浇筑，影响材料本质。此时相关工作热暖可以采取精炼方法，然后添加适量变质剂造渣。但这种操作方法并不适用于颗粒增强铝基复合材料。
2.3 焊接技术
焊接是汽车制造中最常用的连接方式，但是铝和钢之间热物理性质和化学性质相差较大，焊接之后难免存在接头性能较差的问题。钢的熔点比铝的熔点高了约850 ℃，因此在焊接过程中铝会先于钢熔化，等到钢也熔化后，由于两者密度差距较大，熔化后的铝液将会浮在钢液之上，这样会导致焊缝成分不均匀；而且铝及铝合金的线膨胀系数和热导率是钢的2~3 倍，因此焊接接头处会形成较大的热应力，使焊缝变形，提高了裂纹倾向。最重要的是，铝、钢在焊接时会形成一系列Fe-Al 金属间化合物，且随着焊接温度的升高，IMC 层的厚度也随之增加。Qiu 等指出，影响铝-钢焊接接头力学性能的主要因素就是连接界面处IMC 的含量，一般来说当IMC 的厚度超过10 μm 时会使接头的可靠性下降。哈尔滨焊接研究所的王旭友等控制铝-钢焊接时的热输入，在界面处得到了不同厚度的IMC 层，IMC 层的厚度并非越薄越好，当IMC 厚度在1.5~4 μm 之间时接头的抗剪强度最好，这是因为适量的IMC 层保证了Fe、Al 原子的充分扩散，此时的焊接接头较为可靠。因此，解决铝-钢异种材料可靠连接的难题、寻找适合铝-钢连接的先进焊接工艺、控制焊接热量的输入和IMC 的厚度，对铝-钢结构在汽车轻量化上的应用具有重要推动意义。此外，在汽车金属材料焊接过程中，从轻量化焊接技术角度，还包括冷金属过渡焊接、激光焊接和激光-电弧复合焊接和电弧熔-钎焊焊接等技术。
2.4 冲压成型技术
汽车覆盖件的形状和结构各不相同，下面以轿车发动机罩外板（见图1）为例介绍覆盖件的冲压工艺。
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图1 轿车发动机罩外板
由图1 可以看到，发动机罩外板由许多变化的空间曲面构成，与翼子板、前大灯等存在着搭接的关系，尺寸精度和表面质量要求都比较高，并且还要求零件能充分拉延，具有较好的刚性，零件表面要光滑平整，表面上不能有凹陷、皱纹、裂纹等等一系列的缺陷。在生产实际中，通常是采用冲压技术进行加工。
2.4.1 落料
所谓落料是用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为零件，其余的部分为废料。通过落料加工可以获得后续拉延工序所需要的坯料的形状和尺寸。由于覆盖件冲压成形很复杂，不可能计算出其准确的落料尺寸，所以只有在拉延工艺试冲成功后，才能确定坯料的形状和尺寸。此外，工程人员还可利用autoform/abaqus等多种CAE 分析软件对冲压工艺过程进行数值模拟，优化工艺过程及参数，以降低冲压工艺缺陷，降低生产成本。
2.4.2 拉延
在生产技术准备阶段，应优先考虑拉延工艺设计和拉延模的设计、制造与调试工作。因为覆盖件的形状复杂，而且拉延变形深度比较浅，所以无论覆盖件分块有多大，都只能在一次拉延中全部成形。覆盖件拉延时，通常需要在压料面上涂抹特制的润滑油用来减少板料和凹模、压料圈之间的摩擦，避免出现劈裂和表面拉毛的现象。
2.4.3 压边处理
压边力过小以及压边圈上的润滑油过多，都会增大进料速度，进而引起板料起皱缺陷；压边力太大以及润滑条件不好，会引起凸模与材料相对滑动减弱，导致危险断面变薄破裂；由于大型制件结构的不对称性，板料在成型时材料流入速度不一致，因而需要在压边圈上设置拉延筋以控制不同区域的板料流入速度，使冲压件得到均匀变形。
2.4.4 整形和边角处理
整形主要是将拉延工序中还没有完全成形的覆盖件的局部形状压制出来，其变形性质一般属于局部胀形。整形后，拉延毛坯件才能成为合格的拉延零件。此外，要切除拉延件上的工艺补充部分及毛边。最后要进行翻边处理。利用模具把板料上的孔缘或外缘翻成整边的冲压加工方法。主要是为了有利于后续的焊接与装配，除此之外，还能利用翻边改善材料塑性流动，以免发生破裂或起皱现象。翻边工序一般安排在修边工序之后进行。
2.4.5 冲孔
主要用来加工覆盖件上存在的各种孔和洞。汽车外部覆盖件上的孔较少，内部覆盖件上的孔较多，所以冲孔工序一般安排在拉延工序或翻边工序之后进行。
3 结语
金属材料加工成型在实际技术工程中难度较大，但是在未来有着十分广阔且良好的发展前景。我国作为国际间的制造业大国，随着社会发展对于金属复合材料需求量更会逐渐增大，因此立足金属材料自身特点，创新金属材料加工技术，为汽车等相关行业的发展提供更为有力的支持。
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