現代加工工藝中的金屬材料運用

姚俊波

（內蒙古君正能源化工集團股份有限公司，內蒙古烏海 016000）

0 引言

金屬材料在加工工藝中已經有了數千年的使用歷史，在人們的日常生活中占據著重要地位，為現代加工工藝的創作情感以及形式美感的表達奠定了基礎。

在現代加工工藝中，金屬是運用最多的材料之一，無論是用于升值投資的黃金，還是在各種器械（設備）中被廣泛使用的鋼鐵，都對人們生活生產的穩定性具有重要作用。金屬具備較好的導電性、導熱性以及延展性，在自然環境中大量存在。應用金屬材料無法離開加工工藝，因此如何更好地加工金屬材料并對其加工工藝進行改革與完善，一直是人們較為關注的話題。

1 金屬材料的特性

金屬材料的特性是由金屬的結合鍵性質決定的，具有其特殊的色彩與光澤，是電與熱的良好導體。通常情況下金屬材料是晶格結構，具有優秀的延展性，在熔融狀態下可以與硫、磷、氮、氫、氧等非金屬物質形成合金，從而對金屬性能進行改變。根據金屬元素添加量的多少，合金可以分為多元合金與二元合金等。金屬材料還可以制作為金屬間化合物，延展性優良的金屬十分容易被氧化、生銹。

1.1 鑄造性

鑄造性是指金屬熔化成液態時在鑄造過程中具有的性質，金屬材料的鑄造性能往往指裂紋敏感性、吸氣傾向、偏析、鑄造應力以及收縮性、流動性等。鑄造填充條件、澆注溫度以及合金的化學成分等因素都可以直接影響金屬材料的流動性[1]。合金中只要有能形成高熔點夾雜物元素的存在，就會對其流動性造成阻礙。合金中含碳量越高其流動性越好，純鐵的流動性最好，鑄鐵居中，含碳量在2%左右的合金流動性最差。

1.2 鍛壓性

鍛壓性是指金屬在沖壓以及鍛造過程中可以承受塑性變形的能力。鍛壓性與金屬塑性、變形抵抗能力有直接關系，與金屬材料的加工條件和化學成本有間接關系。

1.3 焊接性

焊接性是指金屬在施工條件一定的情況下，焊接成具有一定壽命的、滿足設計要求的構件。焊接性較好的金屬可以保證焊縫沒有氣孔、裂紋等缺點，通常情況下收縮小、導熱性好的金屬焊接性能較好。

1.4 切削加工性

切削加工性是指金屬在切削加工過程中的難易程度，它與金屬的加工硬化、內部結構組織、導熱性、硬度等因素有直接關系，其中硬度占有重要地位。在金屬材料中，硫、鋁元素會在一定程度上降低鋼的硬度與強度；合金元素會在一定程度上提高鋼的硬度與強度；游離石墨可以有效改善金屬材料的加工性。金屬材料的組織不同，其機械性能也各不相同，馬氏體、珠光體等金相組織的出現會導致金屬材料加工性能顯著下降[2]。

2 金屬材料加工工藝種類

金屬材料的使用歷史極為悠久，根據歷史記載，在商代就已經有了使用青銅器的記錄。多年的運用經驗使金屬材料的加工工藝以及生產冶煉工藝趨于成熟。尤其是現代以來，加工工藝中大規模地使用機器，推動了金屬材料的快速發展。

2.1 鑄造

鑄造是金屬材料最早使用的加工工藝方法，它是指將金屬通過加熱的手段熔化為液態，再將液態金屬倒入事先做好的模具之中，待其冷卻凝固成設計的形狀。我國古代的青銅器具就是采用鑄造方法制作的。

2.2 鍛壓

鍛壓是將金屬材料利用各種機械設備對其產生壓力，使其發生形變，從而得到一定功能、形狀、尺寸的加工工藝方法。目前對金屬材料進行的鍛壓主要分為沖壓與鍛造兩個部分。鍛壓方法使用的時間較長，但對金屬材料進行深層次的鍛壓是現代才開始興起。金屬材料最早的鍛壓因為技術與設備的不足，無法進行復雜處理。不過隨著現代液壓機等大型設備的出現，鍛壓工藝開始快速發展。

2.3 焊接

焊接是將金屬材料利用高壓、高溫或加熱的手段進行接合的加工工藝方法。隨著熱塑型材料的產生以及運用，焊接往往也指金屬材料與熱塑材料的接合。因此，在金屬材料加工工藝中，焊接也可以被稱為熔接。目前比較常見的焊接方法有釬焊、壓焊和熔焊。焊接工藝的技術水平難度大，運用時間較短，即便對金屬材料進行最普通的焊接，也必須使用高溫焊頭。隨著科技的發展，現在人們已經可以進行高性能的金屬材料焊接工作。

2.4 切削

切削是將金屬材料利用砂輪或者刀具等工具對其外部形狀進行處理，從而獲得設計形狀的工件的加工工藝方法。砂輪和道具的操作方法、使用規格直接決定了切削加工的精密程度。像航天航空等特殊行業，對金屬切削加工的精密程度要求極高，甚至可以高達納米水平。對金屬材料進行切削無法離開車床的使用，合理利用車床，工作人員可以將金屬材料直接加工成精密程度較高的形狀，并且在加工過程中，金屬材料無需進行加熱處理，因而不會輕易產生氣泡、裂縫等現象，避免了溫度對金屬材料造成的影響。隨著現代數控機床的誕生，已經可以全面實現高精密的金屬切削工藝技術。

2.5 熱處理

金屬材料熱處理的加工工藝涉及的內容較為廣泛，是將金屬材料放置在介質中，并采取外部條件對其進行加熱處理，等金屬材料達到一定的溫度后，其性能會發生改變，此時將金屬材料放置在另一種介質中進行冷卻，便可有效控制其性能。在金屬熱處理的加工工藝中，人們普遍關注金屬材料性能的變化，如金屬材料淬透能力等。

3 現代加工工藝技術中金屬材料的應用

隨著科技的不斷改革與完善，金屬材料藝術的體現也在不斷符和著時代的發展，受到現代設計的直接影響，滿足了現代人們審美的需求。在現代加工工藝中，金屬材料往往更注重于設計情感以及外觀美感的體現。金屬材料的種類以及加工的技術手段具備多樣性與開放性，可以有效保證現代加工工藝品與金屬材料的完美融合。在現代加工工藝產品中，金屬材料往往以金屬片、金屬絲、金銀粉、金銀箔等形式出現。

（1）在現代加工工藝成品的制作過程中，技術人員需要充分掌握材料表現的語言，利用現代加工技術手段對材料進行制作與加工，并在制作生產過程中合理引入富有美感的金屬材料，使現代創新加工工藝作品中既含有傳統工藝手段、又符合當前人們審美標準，充分體現現代加工工藝品的實驗性與開放性，為現代加工工藝品的發展與生產源源不斷地注入新鮮血液，引導技術人員對現代加工工藝品材料進行深入的追求與探索。

（2）將現代加工工藝品與金屬材料之間進行結合，首先是按照設計人員不同的要求對金屬材料進行加工，根據金屬材料不同的化學性能和物理性能進行粉質加工、塑性加工、鍛造等。還要選用不同的創作要求與技術特性，對不同的金屬進行再加工處理，為現代加工工藝產品提供更完美、具有金屬特質的美感。

（3）受現代加工工藝的影響，金屬材料的美感會滿足不同的設計需求。具備不同金屬材料的工藝表現與性能是發揮其藝術美感的主要路徑。比如，在漆畫現代藝術作品中，通常采用的金屬材料有鐵、錫、銅、金、銀等，它們都具備著良好的延展性且具有自身特殊的金屬光澤與色彩，同時，金、銀等金屬材料不易腐蝕，鐵、錫、銅等金屬材料容易氧化腐蝕。在設計漆畫現代藝術品的過程中，合理運用金屬材料可以得到其他材料無法復制的藝術效果與材料美感，可以充分顯示金屬材料的個性與獨特魅力。

金屬材料從被人們發現的那一刻起，就因其特有的藝術形式與魅力長久發展在歷史的長河中，是中華民族藝術中的重要組成部分。在殷商、戰國以及春秋時期，青銅器的制造工藝水平已經極其發達，造型各異且功能齊全，如樂器、兵器、烹調器、酒器、食器等。青銅器物上面的裝置極其豐富，是我國古代傳統紋樣的象征。在秦漢時期，對金屬材料制成的器物的造型與設計開始逐漸注重審美特征與功能性的協調統一。在隋唐時期，對金銀材料器物的制作與鍛造工藝達到歷史的鼎盛階段。在明清時期，金屬材料藝術品的發展已經到達了十分簡潔、精煉的地步，在器物之中凸顯出濃厚的樸實美感。

4 結語

在日常生活與現代加工工藝產品中，金屬材料占據著重要地位。為了使金屬材料自身的性能得到充分利用，就必須采用合適的加工工藝進行處理。根據金屬材料化學、物理以及機械性能的不同，選用科學合理的工藝技術對加工，不僅能保證所選用的金屬材料滿足設計者需求，還可以滿足產品功能的體驗、符合人們的審美。