材料成型與控制工程中的金屬材料加工研究

楊金明

【摘 要】材料成型及控制工程是機械制造行業的重要工序，而且金屬加工作為電力制造、航空航天、船舶制造等行業的基礎工藝，提高材料成型質量，是優化機械制造水平的必要條件。金屬材料的物理、化學及力學等各項性能，在經過必要的加工后能達到最佳狀態。金屬材料加工是改善和優化金屬材料各項性能指標的重要工藝之一，其在金屬零部件加工及制造過程中不可或缺。恰當應用材料成型與多種控制工藝，能提高金屬零部件的柔韌性、耐蝕性和耐磨性，在冷加工及熱加工過程中，還可以改善金屬材料的內部組織和應力狀態。

【關鍵詞】金屬材料;加工工藝;材料成型;

隨著群眾生活質量和水平的穩定提升，我國工業化發展腳步不斷推進，因此社會發展中對工藝技術提出了更為嚴格的標準和要求。在經濟穩定發展背景下，一些企業已經著手開始了對金屬材料的研究，這也意味著金屬材料不僅能廣泛應用，同時還能實現對工作效率的穩定提升，成為了當前企業研究和創新的重點技術。但是對于這項技術的掌握仍然存在較多不完善情況，針對這種情況，本文對新型金屬材料技術成型加工技術進行研究，希望能更全面地滿足市場發展需求，提升行業生產效率。

1 各類金屬材料的基本特征

按照實際需求將金屬材料加工成型，要求施工人員在金屬原料中添加一些其他金屬單質或有機復合材料，以提升材料的強度等級，增強材料的耐磨損性與抗性變能力。然而，添加有機復合材料又會在一定程度上增大金屬材料加工難度，為此，針對不同種類的有機復合材料，應配置對應的機械設備，優選加工工藝。針對各類金屬材料成型工藝，需要機械制造人員經過不斷地探索與實踐，逐步優化加工工藝，保證成型質量。在金屬材料加工成型過程中，要全方位動態把控金屬加工流程，規避技術缺陷。由此可見，在材料成型作業中，專業技術人員應結合金屬材料的物理屬性特征，調整加工工藝與控制技術，以保證金屬材料成型質量。

2 金屬材料加工成型的技術手段

2.1 機械加工成型的核心原理

在金屬材料成型與控制工程中，金剛石刀具是應用率較高的金屬切割刀具，可實現對鋁基復合材料與金屬基復合材料的精加工。常見的金剛石刀具類型主要包括鉆、銑及車等。鋁基復合材料的金剛石刀具加工形式可細化為如下幾類：車削形式、銑削形式與鉆削形式。其中，鉆削形式的關鍵在于借助鑲片麻花鉆頭進行加工，應用頻率較高的包括B4C及SiC顆粒鉆削，且添加適量的外切削液，起到增強材料性能的作用。銑削形式主要依靠粘結劑與端面銑刀的協調配合完成材料加工，碳化硅顆粒可增強鋁基復合材料的性能，之后通過添加適量的切削液完成冷卻。相比之下，車削加工形式的操作工序較為簡便，以硬合金刀具為主，并以乳化液作為冷卻處理介質。

2.2 擠壓與鍛模塑性成型的核心原理

在金屬材料成型加工過程中，要通過模具表面涂層與添加潤滑劑等方式，調整技術操作環節的壓力系數，減小摩擦阻力，確保加工工序的流暢銜接。數據顯示，采取這樣的輔助措施，可將加工環節的擠壓力縮減35%左右，從而減小擠壓力系數，以防摩擦阻力過大對模具造成機械性損傷。

此外，還可以結合實際情況，適當增加擠壓溫度，加強金屬基材料的可塑性。在金屬基材料中添加適量的增強顆粒，可進一步弱化金屬基材料的可塑性，從而增強抗性變能力。此時，提升擠壓溫度，可加快增強顆粒與金屬基材料的溶合速率。從專業角度來說，提升增強顆粒含量會在很大程度上影響擠壓速率。為此，應當在金屬基復合材料中的增強體顆粒濃度偏低時，提升擠壓速率。需要格外注意的是，要嚴格控制擠壓速率，保證技術操作的適中性。一旦擠壓速度過快，會導致成型后的金屬材料出現橫向裂紋，影響成型加工質量。總而言之，在金屬材料加工成型階段，相關技術人員不僅要在材料表面添加潤滑劑，還需嚴格控制擠壓溫度，且結合實際情況，控制擠壓速率，最大限度地保證成品質量。

2.3 鑄造成型的核心原理

在加工生產有機復合材料環節，鑄造成型技術的應用頻率較高，并取得了良好的成效。在鑄造過程中，應結合實際需求，添加適量的增強顆粒，增強熔體粘度，提升流動性，進而加快熔體與增強顆粒的化學反應，優化材料的物理屬性。在鑄造操作階段，專業技術人員需嚴格控制熔化速率、反應溫度與保溫時效。在持續高溫條件下，添加適量的碳化硅顆粒，以提升界面反應速率，其化學反應方程式為3SiCA1→A14C3+3Si。

在實際加工作業過程中，針對熔體粘度較大的問題，技術操作人員需優選精煉手段，添加適量的變質劑造渣，加快化學反應速度，保證成型質量滿足實際需求。需要著重注意的是，此類操作模式并不適用于顆粒增強鋁基復合材料。

2.4 粉末冶金成型的核心原理

粉末冶金成型技術的實踐應用時間相對較長，最早源自于制造晶須及顆粒，因其諸多優勢，被逐步拓展應用到材料零部件與金數基復合材料加工成型中。粉末冶金成型技術具有豐富的實踐經驗，適用于尺寸小、外觀形狀簡單且精密度要求高的零部件加工工藝。粉末冶金成型技術具有增強相分布均勻、增強相可調節以及界面反應較少等優勢特征。以DWA公司為例，其將粉末冶金成型技術拓展應用到各類產品加工制造工程中，如管材、自行車零配件、自行車骨架等，取得了理想的效果。由于粉末冶金成型技術加工的產品具有耐磨損性強、抗壓強度等級高等特征，備受航空航天、船舶制造與汽車制造等行業的推崇。

3 結束語

金屬材料的成型與控制工程具有極高的難度系數，其發展前景廣闊。伴隨現代科技的快速發展，金屬材料加工受到各行業領域的高度重視，相關人員要通過專項科研，不斷提升加工技術水平，保證成型質量，以增強該行業的核心競爭力。

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（作者單位：東北電力大學）