材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析

褚春剛 賈方振

摘要：隨著我國(guó)科技水平的逐漸提高，制造業(yè)取得了迅速發(fā)展。在制造行業(yè)的不同領(lǐng)域中，金屬材料是使用最為廣泛的一種材料。我國(guó)建筑工程和汽車(chē)輪船等領(lǐng)域?qū)饘俨牧系男枨筝^多，因此對(duì)金屬材料的質(zhì)量和數(shù)量的選擇較為嚴(yán)格。如果在金屬材料的后續(xù)加工過(guò)程中能對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，不僅可以提高金屬材料和零件的質(zhì)量，還可以促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)甚至其他行業(yè)的發(fā)展，有助于我國(guó)提高綜合國(guó)力和經(jīng)濟(jì)水平。

關(guān)鍵詞：材料成型;控制工程;金屬材料加工

【中圖分類(lèi)號(hào)】G322

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2236-1879（2018）13-0152-02

引言：

從工業(yè)革命開(kāi)始，金屬材料加工就一直被稱(chēng)為國(guó)家的重要產(chǎn)業(yè)，在工業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要的地位。隨著機(jī)械化時(shí)代的到來(lái)，原有的金屬材料加工工藝發(fā)生了巨大變化，因此有必要不斷提高企業(yè)的生產(chǎn)力以及加工技術(shù)，以保證材料成型質(zhì)量以及控制水平。文章先分析材料成型中金屬材料的選材原則，然后探討了控制工程中金屬材料加工方法。

1金屬材料的選材原則

將金屬材料加工成型，往往需要在金屬原材料中添加一些其他的金屬或者金屬?gòu)?fù)合材料，以便進(jìn)一步提升材料的強(qiáng)度，并且優(yōu)化材料的耐磨性。然而，金屬?gòu)?fù)合材料的加入又會(huì)進(jìn)一步加大金屬材料的加工難度，所以添加金屬種類(lèi)不同的金屬?gòu)?fù)合材料，往往用于制造不同的機(jī)械設(shè)備，在相關(guān)的加工工藝及加工方法上必然會(huì)存在較大的差異。比如，連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料構(gòu)建在加工方法上，可以選擇復(fù)合成型的方式進(jìn)行加工;而如果是部分金屬?gòu)?fù)合材料，則往往需要采取多種技術(shù)手段鍛造才能夠成型。

這些材料成型工藝的的現(xiàn)實(shí)實(shí)踐，需要相關(guān)機(jī)械制造人員與金屬材料成型控制人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不斷的探索與實(shí)踐，逐步提升材料成型工藝，以使金屬?gòu)?fù)合材料成型加工技術(shù)與質(zhì)量得到不斷的發(fā)展及完善。在金屬材料加工成型中，需要重點(diǎn)控制好金屬加工的細(xì)節(jié)操作，因?yàn)槿绻诓牧铣尚图夹g(shù)手段上存在一些細(xì)小的紕漏，會(huì)給金屬基復(fù)合材料成型質(zhì)量造成非常大的影響，這主要表現(xiàn)在后續(xù)機(jī)械設(shè)備的整體水平及質(zhì)量上，會(huì)給后續(xù)設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)巨大的安全隱患。所以在材料成型作業(yè)中，相關(guān)的工作人員必須對(duì)金屬材料的加工進(jìn)行控制，根據(jù)金屬材料的本質(zhì)特征以及符合材料的可縮性，使得材料成型能夠順利完成，并且保證成型的金屬材料能夠在后續(xù)得到安全的使用。

2金屬材料的常用加工方法

2.1機(jī)械成型加工法。當(dāng)前由于金屬材料在成型控制方面有新的要求，所以目前應(yīng)用最為廣泛的道具是金剛石的刀具，這是由于金剛石的刀具硬度能夠達(dá)到預(yù)定的要求并且結(jié)合鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用，通過(guò)精細(xì)加工，在與其他材料結(jié)合的同時(shí)，形成新的使用工具例如鉆、銑、車(chē)等方面的應(yīng)用，這些使用在金屬加工中應(yīng)用比較多。如果鋁基復(fù)合材料的使用要做好詳細(xì)的劃分，那么可以詳細(xì)的劃分為三種，分別為車(chē)削形式、銑削形式和鉆銑形式，鉆削主要是是借助于鑲片的麻花鉆頭的形式加工復(fù)合材料，其中最為常見(jiàn)的鉆頭是B4C和SiC的鉆削形式，通過(guò)添加適量的外切削液，目的是強(qiáng)化鋁基復(fù)合材料。由于銑削要通過(guò)1.5%到2.9%的粘合劑做好粘合，然后通過(guò)添加適當(dāng)?shù)那邢饕鹤屍洳粩嗟睦鋮s，這樣就能保證使用性能，帶動(dòng)具體的使用功效。

2.2擠壓鍛模塑性成型。在金屬材料的實(shí)際成型中，各類(lèi)相關(guān)人員要求通過(guò)模具的表面涂層做好相關(guān)潤(rùn)滑技術(shù)性手段，實(shí)踐操作中要改善壓力狀況，降低加工中遭遇的摩擦阻力，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)資料能夠獲悉，通過(guò)加工擠壓能夠讓壓力較好的釋放出來(lái)，釋放的比例能夠達(dá)到25%到35%左右，如果釋放的較好那么能夠釋放出來(lái)的壓力將會(huì)更多，通過(guò)降低加工的擠壓力，弱化增強(qiáng)顆粒對(duì)模具產(chǎn)生的損傷狀況，這樣能夠削弱金屬的材料塑性，讓金屬更能經(jīng)受變形阻力，最終成功的可能性將會(huì)大大提升。另外，相關(guān)人員為了加大擠壓的溫度，用以提升金屬的塑性狀況，通過(guò)在金屬材料中加入適度的顆粒狀況，弱化其可塑性狀況，最終有效的提升抗變形的能力，增強(qiáng)擠壓的溫度值，讓金屬基材料和顆粒兩者的融合速率發(fā)生變化，通過(guò)優(yōu)化兩者的具體融合效果，讓兩者的適用性逐步加大。

2.3電切割技術(shù)法。電切割法主要是在成型加工的過(guò)程中結(jié)合材料的具體形狀決定運(yùn)用何種切割狀況，但是在切割的途中需要運(yùn)用正溶解的方式實(shí)現(xiàn)切割要求，但是在切割的過(guò)程中，由于材料組織之間的摩擦，就要形成殘存物或者粉末狀纖維，為了避免這些細(xì)小的纖維進(jìn)入到空洞內(nèi)，可以運(yùn)用零件以及負(fù)極之間的間隙做好清洗，這種方式相較于傳統(tǒng)的放電加工的方式，最為重要的優(yōu)勢(shì)是將電流液全部侵入到移動(dòng)的電極線(xiàn)內(nèi)部，這樣就能借助于液體的局部壓力做好沖刷，確保局部的高溫狀況，讓零件加工效果更好。

3金屬材料成型的常用加工工藝

3.1機(jī)械成型加工法。由于金屬材料在成型控制方面的有新要求，金剛石刀具是被應(yīng)用最廣泛的金屬切割刀具，金剛石刀具可以與鋁基復(fù)合材料結(jié)合起來(lái)進(jìn)行精細(xì)加工，這種加工工藝在當(dāng)前金屬材料加工中比較常見(jiàn)。利用金剛石刀具加工金屬?gòu)?fù)合材料主要分三種方式，分別為銑削方式、車(chē)削方式和鉆削方式。車(chē)削方式在當(dāng)今金屬材料加工成型中被廣泛應(yīng)用，車(chē)削主要是在添加一些乳化劑進(jìn)行冷卻的基礎(chǔ)上利用硬合金刀具進(jìn)行金屬?gòu)?fù)合材料加工;鉆削方式主要是在添加一些外切削液的基礎(chǔ)上利用鑲片麻花鉆頭進(jìn)行金屬?gòu)?fù)合材料加工。

3.2擠壓鍛模塑性成型。

1）在金屬材料的加工成型過(guò)程中，考慮增強(qiáng)材料自身的效果和復(fù)合材料中增強(qiáng)材料的比例，結(jié)合增強(qiáng)材料需要的質(zhì)量來(lái)決定應(yīng)用哪種工藝進(jìn)行金屬材料加工，選擇合理的擠壓方式，生產(chǎn)出高質(zhì)量的、符合要求的金屬材料造件。比如：在加工過(guò)程中，金屬材料中增強(qiáng)材料添加比例較少時(shí)，為增加融合的效率可以提高擠壓速度;在加工過(guò)程中，金屬材料中增強(qiáng)材料添加比例較大時(shí)，為確保金屬材料順利成型，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)目刂茢D壓速度。

2）在金屬材料的加工成型過(guò)程中，如果加工模具與金屬材料直接接觸，會(huì)因?yàn)槟Σ恋脑蚴菇饘俦砻娉霈F(xiàn)傷痕，影響金屬材料的外觀，甚至?xí)绊懡饘俨牧系馁|(zhì)量。在實(shí)際操作中，可以在模具表面進(jìn)行涂料涂層或添加一定潤(rùn)滑劑來(lái)降低金屬材料和模具表面的摩擦力，提高金屬材料加工質(zhì)量。

3.3鑄造成型。加工工藝鑄造成型加工法是金屬?gòu)?fù)合材料加工中應(yīng)用最廣泛的加工工藝。在實(shí)際加工過(guò)程中，向金屬?gòu)?fù)合材料中添加一定量的增強(qiáng)顆粒，在高溫下環(huán)境增強(qiáng)顆粒與溶體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，可以使金屬?gòu)?fù)合材料在原有特點(diǎn)保持不變的基礎(chǔ)上增強(qiáng)黏度與流動(dòng)性，進(jìn)而改變材料本身特征，出現(xiàn)這種情況，可以采用精煉方法進(jìn)行補(bǔ)救，添加適量的變質(zhì)劑，增強(qiáng)材料的流動(dòng)性，以達(dá)到澆筑要求，但是這種方法并不適合于所有材料，應(yīng)用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行考慮。結(jié)語(yǔ)：綜上所述，金屬材料的加工在材料成型和控制過(guò)程至關(guān)重要。它既是一個(gè)難點(diǎn)，也是決定質(zhì)量的重要因素，因此需要著重進(jìn)行把控。考慮到現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)發(fā)展的不斷加快，金屬材料在各個(gè)領(lǐng)域取得了極為廣泛的應(yīng)用，發(fā)展前景廣闊。因此，必須不斷優(yōu)化金屬材料的質(zhì)量，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，要根據(jù)材料本身的特點(diǎn)選取相對(duì)應(yīng)的加工成型工藝，并在加工過(guò)程中采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行質(zhì)量控制與水平提高，從而保證我國(guó)金屬材料的質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展。

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