曹飞 苏严 许万里 张少虎
河南工学院 河南省新乡市 453003
摘要：随着我国工业化进程的不断推进，我国对于金属材料的需求也在不断增加，对金属材料加工工艺提出了更高的要求，制造业作为我国的支柱性产业，对国民经济的增长以及社会的稳定发展有着至关重要的作用。通过加强对金属材料加工技术的研究，可以有效的降低能源损耗，提升金属材料的加工质量，转变传统粗放式的加工方式，实现对生产工艺的优化。因此，笔者就材料成型与控制工程中的金属材料加工工艺进行论述，旨在为我国制造业的发展提供一定帮助。
关键词：材料成型；控制工程；金属材料加工
一、金属材料的选取原则
（一）使用性原则
金属材料作为材料工程及控制工程中较为常见的材料，在对金属材料进行挑选时应遵循使用性的原则，金属材料的使用性是材料成型的前提条件，使用性主要体现在以下几个方面：首先是需要充分考虑产品的功能需求，根据具体需求选择合适的金属材料，其次是需要考虑使用的安全性能，在金属材料加工作业之前，应做好危险防范工作，针对不同的危险情况制定相应的处理策略。再者是需要注意工作环境，外部因素可能会影响金属材料的性质，如：温度、适度、腐蚀性等，为了提升金属材料加工的质量，充分发挥金属材料的性能，应当为金属材料加工提供良好的加工环境。最后应根据产品的结构选择金属材料，不同的金属材料表现出的性质不同，在成型加工中选择的工艺也有所差异。
(二)环境性原则
随着近年来绿色环保理念的深入人心，材料工程与控制工程中对绿色工艺提出了更高的要求，金属材料选取过程中的环保性主要体现在以下几个方面：首先是尽可能选用没有涂层的原材料，为了提升材料的防腐性能，可以在材料表面增加涂层，但许多涂层都含有有毒物质，材料废弃后给回收工作带来一定的难度，若废弃材料被随意丢弃，材料表面的重金属会对周边的土壤环境产生污染。其次是应尽可能减少使用材料的种类，在选择材料时应减少多种类材料的共同使用，从而加强了对零件的生产管理，简化了零件的结构，使材料回收工作更为便捷。
二、金属材料的加工工艺
（一）砂带磨削成型
砂带磨削成型是一种高效、经济的新型加工工艺，由于具备较高的加工效率、较强的环境适应性、低成本、高安全性等特点，被广泛运用于金属材料加工过程中，砂带磨削成型的原理如下：分布在砂带表面的磨粒与工件之间相互挤压，从而达到工件磨屑脱落的效果，实现对工件的研磨与抛光。砂带磨削加工工艺可以分为以下几个阶段：滑擦、耕犁以及切削。滑擦是指砂带表面磨粒与工件表面进行相互接触，材料表面会产生弹塑性行变。耕犁是指随着砂带磨削的进行，材料与磨粒间的接触面不断扩大，金属材料表面发生塑性流动。削切作为砂带磨削技术的最后一个环节，是指在特定的压力、温度条件下进行削切工作。砂带磨削过程中，砂带表面的磨粒会与工件产生接触，从而去除工件上的多余材料，砂带磨削也会对自身磨粒产生磨损，从而降低砂带的使用性能。与传统的砂轮磨削相比，砂带表面的磨粒分布更为科学，具有更强的切削效率。
（二）挤压锻模塑性成型
挤压锻模塑性成型是指在金属材料的实际加工过程中，材料成型加工人员会在模具表面的涂层增加一些润滑剂，从而有效的改变模具的压力，减少加压过程中，因摩擦阻力增大而对材料模具产生影响，提升金属材料加工的合格率。通过实验表明，合理的选用润滑剂，可以有效改善润滑剂与模具表面涂层的摩擦条件，使金属材料成型过程中受到的挤压力减少20%~30%。挤压锻模塑性成型这一加工工艺可以有效的降低挤压力，减少颗粒对磨具的影响，降低了金属材料的塑性，大幅度提升了金属材料成型的质量。与此同时，为使金属材料的可塑性下降，材料成型人员可以向金属材料中增加一定数量的增强颗粒，通过挤压锻模塑性成型的金属材料具有较强的抗变形能力。在挤压锻模塑性成型的过程中，应合理调控挤压的速度，若挤压速度过快会导致金属材料成型后的材料表面出现裂缝，若挤压速度过慢则会导致成型后的金属材料密度较小，达不到预期的标准。
（三）粉末冶金法成型
粉末冶金技术作为金属材料加工中较为常见的一项技术，通过粉末冶金技术生产的金属制品具有较强的耐磨性以及延展性，粉末冶金技术在我国出现的时间较早，最初被用于制作复合材料零件，通过不断的实践，粉末冶金的流程不断被优化，在材料加工中得到了广泛的应用，随着材料工艺的不断发展，该项技术也在不断被完善，材料成型的方式可以分为以下几种：压制成型，注射成型以及3d打印成型。
（四）铸造成型
铸造成型工艺是金属材料加工中较为常用的一种加工方式，与铸造工艺不同，铸造成型工艺对方法及参数进行了相应的调整，通过加入增强颗粒，金属材料熔体的流动性与粘合度都会因为增强颗粒发生改变，从而导致金属材料的性质发生改变。为确保铸造成型工艺所加工的材料符合预期目标，应加强对成型过程的监管力度，对加工温度进行严格把控，防止特定温度下，金属材料与其他材料发生反应，最终影响金属材料的质量。因此，应在特定的温度条件下，即：金属熔体粘合度适宜的情况下，进行模具的浇筑，提升材料加工的质量。铸造成型工艺并不适用于所有的材料，应根据材料的特性进行相应的操作。
（五）机械加工成型
机械加工成型中选用的加工工具常为金刚石刀，利用金刚石刀具对金属复合材料进行精细加工，常用的方法可以分为以下几类：一是钻削，钻削采用了传统的麻花钻头进行加工，加入了切削液进行强化处理；二是车削，车削利用硬合金刀具对材料进行切割，在加工过程中需要加入乳化液冷却这一过程中产生的热量；三是锉削，锉削采用聚金刚石刀具，采用切削液进行冷却。
结束语
综上所述，材料成型与控制工程作为制造业的重要内容，是制造业飞速发展的坚实基础，金属材料加工作为材料成型与控制工程中的重点任务，加强对金属材料加工工艺的研究，改善现有工艺中的不足之处，是提升金属材料加工质量的重要保障，这对于推动制造业的发展也有着举足轻重的作用。
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