材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析

賈文君 孫明哲

摘 要：隨著科學技術的不斷進步和社會經濟的快速發展，許多行業都發生了巨大的變化，制造業也不例外。近年來，我國制造業正面臨著前所未有的發展前景，材料成形與控制工程模具制造技術作為制造業的重要組成部分，已引起人們的廣泛關注，許多新工藝和技術已逐步開發并應用于生產。本文以金屬材料為主要研究對象，對材料的選擇和整個加工過程進行了具體分析，對金屬加工工業和控制工程具有一定的指導意義。

關鍵詞：金屬加工；材料行業；控制工程

引言

隨著我國制造業的發展，材料成形和控制成形是基本保證，相關機械制造企業應重視材料成形和控制成形，以提高機械制造水平。此外，材料成形及相關金屬加工作為動力機械制造、船舶、航天等運輸工具制造的基礎，只有保證材料成形及相關控制技術水平，才能提高相關機械制造業的水平和質量。

1、材料成型及控制工程的內容

1.1模具

模具在現代工業生產中有著重要的作用，在工業界中有一句名言，即“模具是工業之母”。基本上可以說，沒有模具，就不可能做出工業產品。模具是通過各種工藝技術制造而成物體，其在不同的工業生產中具有不同的形狀。而根據加工對象和加工工藝來對其進行劃分，可以將其分為加工金屬的模具和加工非金屬和粉末的模具。通過對不同模具的應用，可以有效的提高工業生產的精度和效率。而對于模具的設計，基本思路也大致和其他設計相同，其主要追求的目標也不外乎是“物美價廉”，物美指的是模具的質量好，使用壽命和功能效果都能達到要求，而價廉指的便是模具的制造成本能夠保持在一個比較低的水平。因此，為了使模具的制造能夠達到以上的要求，就應該對模具的設計做出一定的優化，而這也就涉及到了本文的主旨內容，即材料成型和控制工程的設計制造。

1.2焊接

一般來說，焊接方式可以分為三種，即熔焊、壓焊、釬焊。這三種焊接方式的應用對象各不相同，相應的焊接手法也有所差異。首先從熔焊來說，顧名思義，熔焊是一種需要通過加熱來實現的焊接技術，在進行具體操作時，需要先將焊接部分進行加熱，使材料熔化形成熔池后再將其連接，當其冷卻之后，便完成了焊接。使用熔焊的焊接對象一般都是相同材料，且在這個過程中基本不需要用到壓力。其次便是壓焊，和熔焊完全相反，壓焊在對材料進行焊接時，基本不需要對材料進行加熱，但其應用的范圍一般局限于金屬材料。最后介紹的便是釬焊技術，在其進行焊接的過程中，需要使用到其他的材料作為粘合物。這種材料，一般熔點比較低，當對其加熱之后在對材料進行粘合時，不會使需要焊接的材料的結構發生變化，這也就是焊接技術能夠得到廣泛應用的重要原因。

2、金屬材料的選材原則

為了進一步提高材料的強度和優化材料的耐磨性，經常需要在金屬原料中添加一些其它金屬或金屬復合材料來加工和形成金屬材料。然而，金屬復合材料的加入將進一步增加金屬材料的加工難度，因此不同種類金屬的金屬復合材料常用于制造不同的機械設備，在相應的加工工藝中不可避免地會產生很大的差異，技術和加工方法。例如，連續纖維增強金屬基復合材料（CFMMC）可以通過復合模壓來制造，如果其中一些是金屬復合材料，則通常需要通過各種技術手段來鍛造。這些材料成形工藝的實踐要求相關機械制造廠家和金屬材料成形控制器通過長期的探索和實踐，以使金屬復合材料成型加工技術與質量得到不斷的發展及完善。在金屬材料的加工與成形中，必須重點控制金屬加工的詳細操作，因為如果在材料成形的技術手段上存在一些微小的滑紕漏，會給金屬基復合材料成型質量造成非常大的影響，這主要表現在后續機械設備的整體水平及質量上，會給后續設備運行帶來巨大的安全隱患。因此，在材料成形過程中，相關人員必須控制金屬材料的加工，根據金屬材料的基本特性和材料的柔韌性，可以順利完成材料的成形，并在后續工作中安全地使用金屬材料。

3、金屬材料成型的常用加工工藝

3.1機械成型加工法

由于金屬材料在成型控制方面的有新要求，金剛石刀具是被應用最廣泛的金屬切割刀具，金剛石刀具可以與鋁基復合材料結合起來進行精細加工，這種加工工藝在當前金屬材料加工中比較常見。利用金剛石刀具加工金屬復合材料主要分三種方式，分別為銑削方式、車削方式和鉆削方式。車削方式在當今金屬材料加工成型中被廣泛應用，車削主要是在添加一些乳化劑進行冷卻的基礎上利用硬合金刀具進行金屬復合材料加工；鉆削方式主要是在添加一些外切削液的基礎上利用鑲片麻花鉆頭進行金屬復合材料加工。

3.2擠壓鍛模塑性成型

1）在金屬材料的加工成型過程中，考慮增強材料自身的效果和復合材料中增強材料的比例，結合增強材料需要的質量來決定應用哪種工藝進行金屬材料加工，選擇合理的擠壓方式，生產出高質量的、符合要求的金屬材料造件[3]。比如：在加工過程中，金屬材料中增強材料添加比例較少時，為增加融合的效率可以提高擠壓速度；在加工過程中，金屬材料中增強材料添加比例較大時，為確保金屬材料順利成型，應當適當的控制擠壓速度。2）在金屬材料的加工成型過程中，如果加工模具與金屬材料直接接觸，會因為摩擦的原因使金屬表面出現傷痕，影響金屬材料的外觀，甚至會影響金屬材料的質量。在實際操作中，可以在模具表面進行涂料涂層或添加一定潤滑劑來降低金屬材料和模具表面的摩擦力，提高金屬材料加工質量。

3.3鑄造成型加工工藝

鑄造成型加工法是金屬復合材料加工中應用最廣泛的加工工藝。在實際加工過程中，向金屬復合材料中添加一定量的增強顆粒，在高溫下環境增強顆粒與溶體產生化學反應，可以使金屬復合材料在原有特點保持不變的基礎上增強黏度與流動性，進而改變材料本身特征，出現這種情況，可以采用精煉方法進行補救，添加適量的變質劑，增強材料的流動性，以達到澆筑要求，但是這種方法并不適合于所有材料，應用時要根據實際情況進行考慮。

3.4粉末冶金成型

粉末冶金成型金屬材料加工工藝作為成型較早的一項技術，具有非常深厚的實踐經驗，這種工藝非常適合體積較小、形狀簡單的精密零部件加工，所以被廣泛應用。分布均勻、可調節、界面反應少是粉末冶金成型技術的主要特點，應用粉末冶金成型技術進行金屬材料加工過程中，失敗率低，零件成型效果好，因此，粉末冶金成型技術受到足夠的重視，不斷地創新發展，已經延伸到各種金屬產品的制造過程中，尤其是在航天器材、飛機、船舶制造領域，因為粉末冶金成型工藝得到的金屬復合材料具有較強的耐磨性與抗壓性，且工藝操作簡單、安全性高、生產零件的適應性強而被廣泛應用。

結束語

綜上所述，金屬材料的加工在材料成形和控制過程中是非常重要的，既是一個難點，而且是決定產品質量的重要因素，所以我們需要把重點放在控制上。考慮到現代社會工業發展的加速，金屬材料已廣泛應用于各個領域，具有廣闊的發展前景。因此，我們必須不斷優化金屬材料的質量，促進相關技術的創新和發展。在實際生產過程中，應根據材料本身的特點，選擇相應的加工和成形工藝，并在加工過程中采用適當的方法進行質量控制與水平提高，從而保證我國金屬材料的質量，推動我國制造業的發展。

參考文獻：

[1]張佳良，鄭旭洋，黃美玲.材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析[J].四川水泥，2017（03）：362.

[2]張凱.材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析[J].山東工業技術，2016（05）：21.

[3]秦升學，劉杰.材料成型及控制工程專業培養方案改革探索與實踐[J].教育教學論壇，2015，7（47）：116-117.