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材料成型与控制工程中金属材料加工技术探讨范广轩

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：范广轩

[导读] 摘要：我国一直都是制造业大国，并且随着社会工业化的持续进步，绝大多数行业都需要使用金属复合材料，导致金属复合材料购买量持续增长，发展势头迅猛。

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        摘要：我国一直都是制造业大国，并且随着社会工业化的持续进步，绝大多数行业都需要使用金属复合材料，导致金属复合材料购买量持续增长，发展势头迅猛。金属材料的加工品质和材料成型与控制工程中有关技术水准有必然的联系，基于此，本文针对材料成型与控制工程中金属材料加工技术进行探讨，希望带给大家参考意义。
        关键词：材料成型；控制工程；金属材料加工；技术
        引言
        当前，我国已处于工业化快速发展阶段，对金属材料的需求也在不断增加，材料成型和控制工程的出现，提高了金属材料加工技术水平，提高了产品质量和使用性能，这为我国机械制造业的发展、为我国工业水平的提升奠定了坚实基础。
        1材料成型与控制工程
        材料成型与控制工程具有较高的实用性，在该学科中，重点研究的是材料的各种结构形态，如宏观结构、微观结构及表面形态等。目前，材料成型与控制工程在机械制造、建筑、设备加工等行业内均得到了广泛应用，并为相关行业技术创新和改造提供了支持，为产品质量提升、生产制造效率提升奠定了基础。在产品设计中，按照材料成型和控制工程理论及加工工艺对材料的性质、特点、加工后的性能进行了解和确定，之后再进行方案设计，开始加工生产作业。金属材料作为目前工业生产中最常用的材料，通过材料成型和控制工程对金属材料的性能及特点进行确定，能够科学选择金属材料加工技术，保证最终成品的质量和性能。且在加工成型和控制工程引导下，金属材料加工生产工艺也得到了提升，产品性能得到了扩展，引领着我国工业生产向更先进、高技术的领域迈进。
        在金属材料加工中，应用的工艺种类较多，如冲压、锻造、铸造、焊接等，每个工艺环节对技术都有较高要求。一旦出现技术问题，生产出的产品就会存在瑕疵，难以达到规定的标准要求，为企业带来一定的经济损失。但在应用材料成型和控制工程理论后，在金属材料加工前，可先对材料性能、构成成分等进行分析，之后结合材料特征合理设计加工技术及所需的复合材料，这能够有效降低加工制造中存在的问题，提高产品的生产质量。
        2金属材料加工技术概述
        在金属材料加工过程中使用非常广泛的技术就是机械加工成型技术，其中金刚石刀具是重要的使用工具。以铝基复合材料加工过程为例，该材料具备绝大多数铝金属的物理特点，可塑性非常低，且具有较高的延展性。在金属材料加工中，借助金刚石工具加工铝基复合材料过程中，一般会使用车削式、铣削式以及钻削式等方法来进行。钻削式加工对技术要求很低，对于铝基复合材料，通常是采用麻花钻头来加工，并且需要增添对应液体配合实施强化处置；铣削式通常是结合黏合剂对材料进行加工；车削式是采取硬合金刀具进行加工，随后使用乳化液将材料中产生的高温度降下来。
        3金属材料常用的加工方法
        3.1 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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        3.2粉末冶金成型技术
        粉末冶金成型技术常用在体积相对小且形状非常规则的零部件制造中，同时适应性非常好。另外，在复合材料零部件的制造进程中初期也常使用粉末冶金成型技术。在金属材料加工中应用该技术后，材料可展现出组织密度高、界面反应少的特征，最终使材料的塑造抗磨性和强度都非常高。实践发现，该技术在汽车行业、航天器材等行业材料制造中使用非常广泛。
        3.3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。
        3.4电切割技术
        电切割技术，即先在介电流中插入移动的电极线，随后用局部高温切割加工金属材料，其切割结果为几何形状，该技术有显著的优点，能让冲洗液体压力在零部件和负极之间的间隙中获得冲刷，让其起到对应作用。该技术也有一定的缺陷，借助电切割技术加工成型新型金属材料过程中，切割速率较慢，再加上放电达不到预期效果，可能会导致切割口产生摩擦力、不光滑等。
        3.5金属材料焊接成型技术
        金属材料传统技术是通过焊接后二次成型，该技术多在高温或高压状况下使用，利用焊接材料如焊条或焊丝，整合多种焊接金属材料，普遍应用于航天领域、机械制造等领域。其中应关注的是，在金属材料加工中应用焊接新型技术时，会产生化学反应，重点体现在金属与增强物之间，限制了焊接速率。在实践中遭遇此难题，需要采取轴对称旋转方式转换金属或增强物，随后再把焊接接头置于高温下，最终产生融化形态。
        3.6拉拔与扎制成型技术
        拉拔成型技术，即把胚料置于模具中，随后再实施拉拔处理，使其产生变形，进而获得对应产品。该技术获得的产品突出特征为变形阻力非常小。此外，将胚料通过扎轮的作用力实施旋转，随后产生形变，此方式获得产品为扎制成型技术。该技术的应用可以明显减少材料接点，并确保产品品质，同时提升产品的可塑性，尤其在模具制造中，扎制成型技术已成为主流技术。
        总结
        综上所述，材料成型和控制工程在金属材料加工中有着重要作用，不论采用何种技术，实际操作中必须参照具体材料自身特征及其产品需要，同时考虑材料成型之后所使用到的行业特征需求、技术的合理使用、相关技术的充足认知，这样才能保障最终材料成型之后的质量。
        参考文献：
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        [2] 虞少敏.金属材料组织和性能之间的关系[J].科教导刊（中旬刊），2019（01）.
        [3]杜晶晶，徐媛，于培清.试析高功率半导体激光器在金属材料加工中的应用[J].农村经济与科技，2019（06）.
        [4]车建修.金属材料的应用与发展趋势探究[J].世界有色金属，2018（01）.