金屬材料加工中材料成型與控制工程

李子涵

摘要：本文以金屬材料為例，對材料成型與控制工程中的加工技術進行細化分析，首先，理論概述了金屬材料的選材原則，然后具體分析了鑄造成型、擠壓與鍛模塑性成型、粉末冶金以及機械加工四種加工方法，旨在為相關工作人員提供有借鑒性的參考資料，進一步提高我國制造業的加工水平與整體質量。

關鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料；加工工藝

引言

對于我國制造業而言，材料成型與控制工程是其實現長期健康發展的根本保障，不僅如此，材料成型與控制工程也是我國機械制造業的關鍵環境，因此，相關企業必須對其給予高度重視。無論是電力機械制造，還是船只等交通工具制造，均離不開材料成型與控制工程，材料成型與控制技術的水平與質量將會直接決定機械制造水平與質量。因此，對材料成型與控制工程中的金屬材料加工技術進行細化分析，具有非常重要的現實意義。

1金屬材料選材原則

在金屬復合材料成型加工過程中，將適量的增強物添加于金屬復合材料中，可以在很大程度上高材料的強度，優化材料的耐磨性，但與此同時，也會在一定程度上擴大材料二次加工的難度系數，正因此，不同種類的金屬復合材料，擁有不同的加工工藝以及加工方法。例如，連續纖維增強金屬基復合材料構件等金屬復合材料便可以通過復合成型；而部分金屬復合材料卻需要經過多重技術手段，才能成型，這些成型技術的實踐，需要相關工作人員長期不斷加以科研以及探究，才能正式投入使用，促使金屬復合材料成型加工技術水平與質量實現不斷發展與完善。由于成型加工過程中，如果技術手段存在細小紕漏，或是個別細節存在問題，均會給金屬基復合材料結構造成一定的影響，導致其與實際需求出現差異，最終為實際工程預埋巨大的風險隱患，誘發難以估量的后果。所以，相關工作人員在對金屬復合材料進行選材過程中，必須準確把握金屬材料的本質以及復合材料可塑性，只有這樣，才能保證其可以順利成型，并保證使用安全。

2金屬材料加工方法

2.1機械加工成型

當前，金屬材料成型與控制工程中，應用最為廣泛的金屬切割刀具便是金剛石刀具，以金剛石刀具對鋁基復合材料進行精加工，與其他金屬基復合材料，例如，鉆、銑以及車等，均是現代社會中廣而易見的。鋁基復合材料的金剛石刀具加工形式可以細化為三種：其一，車削形式；其二，銑削形式；其三，鉆削形式。其中，鉆削即通過鑲片麻花鉆頭對鋁基復合材料進行加工，常見的有B4C以及SiC顆粒鉆削，然后添加適量的外切削液，可以有效強化鋁基復合材料。銑削即通過1.5%-2.0%（W+C）粘結劑，8.0%-8.5%PCD的端面銑刀對鋁基復合材料進行加工，常見的有SiC顆粒銑削增強鋁基復合材料，然后添加適量的切削液進行冷卻。車削以硬合金刀具為主要的切割工具，例如，A1/SiC車削符合材料，并添加適量的乳化液對其進行冷卻處理。

2.2擠壓與鍛模塑性成型

金屬材料實際成型加工過程中，相關工作人員可以通過模具表面涂層以及添加潤滑劑等技術手段，對實踐操作過程中的壓力進行有效改善，降低加工操作過程中的摩擦阻力，據相關數據統計，這樣可以促使加工過程中的擠壓力縮減25%-35%左右，甚至更多。降低加工擠壓力，可以有效弱化增強顆粒給模具造成的損傷程度，削弱金屬材料塑性，有利于降低金屬材料的變形阻力，提高其成型的成功率。除此之外，相關工作人員還可以增加擠壓溫度，以此促使金屬基材料更具可塑性。在金屬基材料中添加適量的增強顆粒，可以促使金屬基材料的可塑性得到弱化，進而變形抗力得以大幅度提升，此時提高擠壓溫度，可以加快增強顆粒與金屬基材料的溶合速率，優化二者的溶合效果。普遍來說，增強顆粒含量會直接影響擠壓速度，由此可見，只有金屬基復合材料中的增強物含量較低，才能提高擠壓速度，如果金屬基復合材料中的增強物含量較高，相關人員必須嚴格控制擠壓速度。不過，擠壓速度超高的話，也會導致金屬材料成型后，便面出現橫向裂紋。綜上，相關人員在應用擠壓與鍛模塑性成型加工技術時，不僅要在金屬復合材料表面進行涂層或是潤滑劑處理，還要對擠壓溫度進行嚴格控制，并結合實際，對擠壓速度進行有效調控，只有這樣，才能保證成品質量符合要求。

2.3鑄造成型

復合材料生產過程中，應用最廣泛的加工技術便是鑄造成型技術，實際鑄造過程中，金屬基復合材料中添加增強顆粒后，熔體的粘度以及流動性均會顯著提升，加之增強顆粒與熔體在高溫下的化學反應作用，便會改變基礎材料本質，此時相關工作人員必須在熔化金屬基復合材料的過程中，對其熔化溫度以及保溫時間進行嚴格管控。高溫時，添加的增強顆粒，尤其是碳化硅顆粒，極易產生界面反應，例如，3SiCA1-A14C3+3Si等。進而導致熔體粘度過大，難以澆筑，影響材料本質。此時相關工作熱暖可以采取精煉方法，然后添加適量變質劑造渣。但這種操作方法并不適用于顆粒增強鋁基復合材料。

2.4粉末冶金成型

粉末冶金成型技術是最早期的制造晶須以及顆粒符合材料零部件、金數基復合材料的手段，具有非常豐厚的實踐檢驗，不僅如此，該技術手段還適用于尺寸較小、形狀簡單但是具有較高精密性要求的零部件。粉末冶金成型技術具有組織細密、增強相分布均勻、增強相可調節以及界面反應較少等特點，DWA公司現階段，應經將粉末冶金成型技術延展到多種產品的制造工程中，例如，SiCp增強鋁合金基體、管材、自行車零件、自行車支撐設備架以及自行車架等。由于粉末冶金成型技術加工的產品具有非常顯著的耐磨性、比模量以及比強度，因此，也受到了航天器材、飛機以及汽車的廣泛推崇。

3結語

金屬材料在材料成型與控制工程中，屬于加工難點，而且極具重要性，發展前景非常廣闊，隨著科學技術的快速發展，其將受到更多行業領域的青睞以及注重，我國必須給予高度重視，通過不斷科研，促使自身的技術水平實現突破與創新，這對提高我國的國際競爭力至關重要。

參考文獻

[1]張文華.材料成型與控制工程模具制造技術分析初探[J].黑龍江科技信息，2015（15）.

[2]張健.基于動力學控制的鈦加工材料成型優化技術[J].世界有色金屬，2015（10）.

（作者單位：遼寧科技學院）