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材料成型与控制工程中金属材料加工技术探讨朱丹

发表时间：2020/8/27 来源：《基层建设》2020年第13期作者：朱丹

[导读] 摘要：从工业革命开始，金属材料加工就一直被称为国家的重要产业，在工业发展中占据重要的地位。

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        摘要：从工业革命开始，金属材料加工就一直被称为国家的重要产业，在工业发展中占据重要的地位。随着机械化时代的到来，原有的金属材料加工工艺发生了巨大变化，因此有必要不断提高企业的生产力以及加工技术，以保证材料成型质量以及控制水平。本文浅析材料成型与控制工程中的金属材料加工。
        关键词：材料成型；控制工程；金属材料；加工工艺
        材料成型技术主要是指依据图纸上的设计方案和固定的模型进行压制，最终目的是取得与图纸上相同的模型。相关人员要想按时完成组装任务，要以材料成型技术和控制工程模具技术为基础，应用拉拔加工成型技术、挤压成型技术等，完成金属材料与非金属材料的综合应用。
        1金属材料挑选的原则
        1.1使用性原则
        金属材料挑选时需要遵循的使用性原则，能够保证产品完成规定的功能，确保金属材料的可塑造性和可使用性。第一需要充分考虑产品功能要求，根据需要加工的零件产品，以及其主要的使用要求，相关的性能和使用寿命等等来选择相适应的金属材料。第二是在产品结构方面，金属材料的结构不同，在成型加工过程中选择的工艺也各不相同，最终所呈现出来的性质也存在较大的差异性。因此应当合理的选择金属材料的结构。第三是需要充分考虑使用的安全性能，预测材料在加工中和成型使用后有可能出现的危险，做好防范措施。第四要注意其工作环境，工作环境中的各种外部因素对金属材料也会造成一定的影响，例如温度湿度，腐蚀性，冲击，振动等等，需要提供一个良好的工作环境，才能确保金属材料性能得到充分的发挥，并保证金属材料加工的质量问题。
        1.2环境性原则
        选择金属材料遵循环境性原则，主要包括以下两点，第一是尽量选择不加任何涂层镀层的原材料。现如今大部分的金属材料为了达到美观防腐等多种要求，因此在设计中会加入涂层镀层。但是涂层工艺本身含有有毒物质，对环境造成了严重的影响，在材料废弃后难以投入到回收利用当中，并对环境造成了极大的污染。例如电镀层中含有铬或其他重金属，严重污染环境。第二是减少使用材料的种类。要求设计师在选择材料时，尽可能的减少多类材料共同使用，使用较少的材料种类来设计零件，不仅便于零件的生产、分类管理，简化了零件的结构，而且在后续回收某种材料时也能更加便利。
        2材料成型与控制工程中金属材料加工技术应用要点
        2.1机械成型法
        鉴于材料成型和控制工程对金属材料加工的新要求，在实际生产过程中，选用的加工工具以金刚石刀具为主，利用该材料的硬度进行加工工具的制作，能够保证金属材料按照设计形状标准生产，且降低问题发生率。同时，金刚石材料通过与铝基复合材料的融合应用，能够实现精细化加工要求，而与其他材料的融合应用，则能够形成新型加工工具，如钻、铣、车等，提高金属材料的加工质量。不过，在铝基复合材料使用过程中，可将其划分为三种形式，即车削形式、铣削形式和钻铣形式。钻铣形式主要借助的是镶片麻花钻头，如B4C和SIC，对金属复合材料进行加工生产。在生产作业中，结合产品需求，一些企业会添加外切削剂来提升铝基复合材料的性能。铣削要通过1.5%～2.9%的黏合剂做好黏合，然后，通过添加适当的切削液使其不断冷却，如此，就可以保证其使用性能。车削主要的切割工具为硬合金刀具，如在使用A1车削复合材料时，就需要运用乳液为相关切割做冷却处理。

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        2.2挤压锻模塑性成型
        在以往加压作用下进行金属材料加工时，需要在模具表面涂抹一层润滑剂，降低加压过程中，因摩擦阻力增大对金属材料模具带来的影响，保证产品加工质量，提高成功率。不过，在使用挤压锻模塑性成型方式后，则可省略上述处理模式。通过挤压作业，将加工中产生的压力进行有效释放，以此降低摩擦阻力的产生，保证模具的质量，保证产品加工效果。
        据相关资料记录，挤压后释放的压力值可达到25%～35%。另外，挤压锻模塑性成型方式在应用中，还可改变金属材料的塑性和抗变形阻力，以此保证加工作业的成功率，提高产品质量，保证其性能及功能。其主要是在加工生产过程中，添加适量的颗粒状况，弱化町塑性状况，金属基材料与颗粒状况发生反应，提高金属材料的塑性和抗变形阻力，提高产品质量。在这一过程中，颗粒状况的添加提升挤压过程的温度，受温度影响，金属材料的塑性及抗变形阻力自然也会发生变化。若从常规角度考虑问题，通过加入颗粒的含量状况能够提升挤压的变形速率，但由于金属中复合材料的含量偏高，则相关的人员就要严格控制被压缩的速度，但在挤压速度达到上限后，金属材料已经形成自己的固有形状，如此就会导致横向裂纹的出现。
        2.3热、冷裂缝的控制
        金属材料焊接成型中热裂缝与冷裂缝缺陷的控制可以采取以下措施。
        对于金属材料焊接成型中的热裂缝缺陷，首先，在焊接开始前，要对所焊接的金属材料本身承受力和焊接环境进行基本的判断，并严格按照施工要求选择焊接材料。其次，要严格控制金属材料焊接的工艺技术标准，使焊接工作能够按照相关规范进行，防止因工艺流程缺失而产生焊接裂缝。另外，要做好焊接缺陷的提前应对准备工作，并根据实际情况进行焊接环境的最大优化，严格管控各种焊接参数，避免焊接过程中杂质的产生，从整体上提高焊接的质量。对于金属材料焊接成型中的冷裂缝缺陷，要从焊接技术和工艺的角度出发，选用低氢含量的焊条，以从源头上减少焊接过程中所产生的氢气量。其次，要选择高质量的材料，并根据焊接母材的承受能力控制焊接工艺，以平衡母材承受力与焊接压力的平衡。最后，要对焊接环境的空气湿度进行控制，创造一个良好的焊接冷却环境，并做好材料的清洁、防腐、保存工作，避免外力作用对焊接成果的破坏。
        2.4粉末冶金成型技术
        粉末冶金工艺流程包括配料环节、混料环节、成型环节、脱脂环节、烧结环节、后处理环节。汽车以及机械设备使用的齿轮具体以压制成型的加工工艺为主，这种工艺具有较高的生产效率，且材料成本低廉，产量大，适合规模生产。轻武器零件类似扳机等，具有较高的机械性能要求和尺寸精度要求，同时该产品形状复杂；医疗器械例如止血钳等产品要求较高的机械性能和表面质量标准；电子零件例如手机按键，具有较高的尺寸精度要求和质量要求，这些产品都应选择注射成型工艺加工，待烧结后制品无成分偏析，精度准确、机械性能好、组织致密、表面质量好，密度为7.6g/cm3~7.8g/cm3，后期能够采用整形、热处理、表面处理、机械加工工艺进行加工。现如今，应用粉末冶金成型技术能够体现出性能良好、效率高、生产成本低的优势。
        结语
        金属材料中最难的部分是材料的成型与控制，受到自身重要性能的影响，所以有着比较广泛的应用前景，但是伴随着科学技术的飞速前行，部分行业受到各个不同领域的青睐，所以金属材料成型不仅要应用在一个领域内，其实是多领域的应用技术要求，我国在发展中需要给予高度的重视，通过科研确保自身的技术水平达到预定的水准，这对提升我国的竞争力有着极为重要的作用。
        参考文献:
        [1]林焕新.材料成型与控制工程中的金属材料加工探讨[J].科技经济导刊，2017，（16）：105.
        [2]张佳良，郑旭洋，黄美玲.材料成型与控制工程中的金属材料加工分析[J].四川水泥，2017，（3）：362.
        [3]向绪敏.浅谈材料成型与控制工程模具制造技术[J].福建质量管理，2016，（5）：151.