對我國金屬材料深加工的探討

侯紅杰

（中鋼石家莊工程設計研究院有限公司，河北 石家莊 050020）

因為資源有限，不能夠支撐社會發展的需求，人們持續研究、開發及進取，越來越多的加工方法誕生，依據不同金屬材料的特征，采用不同的加工方法，最大限度地發揮出金屬材料的效益，最小化材料的浪費金屬材料的加工方法及其工藝種類成為廣大研究者重點研究的課題。

1 金屬材料

（1）意義。人類文明的進步與社會的發展與金屬材料之間的關系非常緊密。繼石器時代之后產生的銅器時代、鐵器時代，其時代最明顯的標志是金屬材料的運用?，F如今，金屬材料種類繁多，且成為人類社會發展的關鍵物質基礎。

（2）種類。如表1。

表1 金屬材料種類

2 金屬材料工藝類型

金屬材料工藝有如下幾種，每一種工藝的原理、要求等各不相同，對每一種工藝的適用性進行掌握及了解，是金屬材料工藝的關鍵點，因為一旦加工工藝方法使用不當，則會浪費大量的金屬材料，得不償失。

（1）鑄造工藝。通過高溫熔化金屬，待金屬熔化成液體時，在選好的模型中將其澆進，再進行一段時間的凝固冷卻，然后再進行處理得到預想的形狀，預想的功能，即金屬鑄造工藝，該工藝能大幅度縮短金屬材料的加工時間，金屬經過鑄造，穩定性增強，廢品出現概率低，在鑄造期間要進行排氣，還要注意在金屬融化成液體凝固定型時有可能產生裂紋現象。在小批量，形狀繁瑣的情況下，鑄造工藝不適用。在現代機械制造業中，鑄造工藝已成為一項基礎工藝。

（2）熱處理工藝。在一定介質中放入金屬材料，加熱金屬材料、保溫金屬材料、冷卻金屬材料等，對金屬材料的內部結構進行改變，以改進其性能，即熱處理工藝。該工藝在對金屬材料進行處理時，對其加熱，對其保溫到一定時間后再對其冷卻，因為冷卻和加熱的速度存在差異，進而金屬的內部結構發生改變，在加熱、保溫及冷卻期間持續銜接，減少造價。

（3）鍛壓工藝。鍛造技術與沖壓技術的結合產物是鍛壓工藝，具體是指采用鍛壓機械的錘頭來增加金屬胚料的壓力，進而得到預想的形狀。通過鍛壓改變金屬組織，進一步緊密金屬組織內部，可大幅度提升其性能。鍛壓工藝的前提條件是金屬的可塑性，假設金屬的可塑性不高，在鍛壓工藝時會產生相反的效果。在批量生產中以及尺度精確的模具中，鍛壓工藝比較適用。

（4）切削工藝。在金屬材料加工中，切削工藝的地位不容小覷，該工藝主要指的是采用刀具切割金屬材料，進而得到預想的形狀，針對切削刀具，切削工藝對其有著嚴格的要求，通常在精度要求較高的零件中，切削工藝比較適用，切削工藝對鍛壓工藝、鑄造工藝的精細化加工，得到精準的零件。

（5）焊接工藝。焊接工藝的方法諸多，如埋弧焊等等，焊接工藝需要對金屬的材質等進行全面考慮，不同的金屬材質需要選擇不同的焊接方式，焊接工藝整個流程相對比較復雜，在對焊接方法進行明確后，還需對焊接參數、其他焊接需要的措施進行明確，焊接工藝具有良好的密封性，在各種容器的制造中，焊接工藝比較適用，將鑄造工藝、焊接工藝、鍛壓工藝融合到一起，對提升經濟效益具有非常重要的意義。

3 新型金屬材料

3.1 成型加工原則

在機械設備制造、航天及工程施工中，新型金屬材料的運用范圍較廣。新型金屬材料的耐磨性較高，硬度較高，因此針對現代各種工程施工及機械設備生產的質量要求，新型金屬材料均能符合。由于此特征同時也使得在新型金屬材料成型加工中產生諸多問題。為此應依據材料在加工期間的標準及特征，對符合成型加工方法進行選擇。此外新型金屬材料加工復雜性較高，其加工過程比較細致，依據這些特征可分為擠壓成型、鑄造成型等成型加工方法，針對此種操作復雜的成型加工方法，在操作期間如果產生疏漏，則必定會嚴重干擾到新型金屬材料的加工技術。一個細微的細節好以及小發現，或者某一個遺漏均會改變符合原料，假設存有細節改變材料運用在具體工程中，將會導致無法預估的嚴重結果，因此，應對符合材料的本質及可塑性進行全面掌握，以及嚴格依據選材原則規范對適合的材料進行選擇，這也是必須注重的一個問題。

3.2 成型技術

（1）粉末治金技術。粉末治金技術的零件制造形狀簡單，成型器件能夠依據需求來對提升所需的金屬含量進行明確，提升其分布均衡性，具有工作效率高以及制作組織精密的優勢。能夠對新型金屬材料的金屬含量進行最大限度的提升，因此在小型零部件中，粉末治金技術的運用前景比較廣闊，因為其耐磨性及強度較高，所以在自行車、零件、汽車中的應用比較多。

（2）鑄造成型技術。鑄造成型技術主要適用于檢驗工作，在整個鑄造期間能夠符合設計的基礎要求，是現階段比較成熟的鑄造技術。同時在制造復核材料的零件中比較適用，因為現階段的加工工藝正努力的朝著復雜化方向發展，逐漸呈現出鑄造成型的滯后性。除此之外，還需對相關工藝方法及參數進行改變，同時將其流動性提升，進而實現溶體的粘度中顆粒數目標準要求。一般而言在高溫會轉變復核材料的化學性質，因此在加工期間需要采用金屬型鑄造、壓鑄以及熔模制造的方式實施，進而有效避免鑄造失誤現象。

4 針對金屬材料焊接工藝的相關研究

4.1 金屬材料焊接成型的主要缺陷

（1）未達到完全焊接的狀態。依據金屬材料焊接成型工作的經驗，我們知道在某些情況下，焊接工作沒有達到徹底的狀態，原材料沒有熔化也是必然會出現的現象。對于母材，假設在初始時期焊接不徹底，則母材的材質一定不會熔化，相應的，金屬材料也不會延伸到基礎的接合處。焊接不能實現完全透徹的主要原因在于：坡口未按初始尺寸準備好，針對其間距，技術人員沒有嚴格調控，針對母材根部含有細小雜質，技術人員也沒有進行嚴格控制。這些原因將直接導致焊接不透徹問題，一旦產生焊接不透徹問題，焊接所占的總面積將直接減小，焊接接頭的穩定性也會喪失，焊接間隙在一段時間內會承受不住載荷。

（2）存在細微的焊接裂痕。通過焊接產生的金屬材料一般會出現微小的裂紋，此種缺陷十分常見。根據實踐經驗，我們可以發現，金屬材料呈結晶狀態，產生偏熱態勢裂紋，結晶體的雜物同時也會存留在熔池中，這些雜質具有熔點較低，凝點相對較高的特點。在這種狀態下，假設遇到外部應力，則會拉伸結晶體，從而致使內部產生裂紋。從另一個角度出發，每道焊接工序完成后，大部分金屬材料都會產生較多的冷裂紋，其它金屬件焊接完成后，內部后期將延伸條紋，焊接幾分鐘后，即使在一天之內，也會包括在裂紋期內，冷裂紋會對金屬材料的自身結構造成直接損壞的結果。

4.2 金屬材料焊接工藝優化策略

（1）金屬材料焊接裂縫缺陷問題處理方式。為了對金屬材料的焊接裂紋問題進行有效解決，其主要的方式如下：第一，在實際工作中，針對焊接參數，相關金屬材料的焊接人員必須進行有效控制，以保障冷卻速度達到相關標準要求，對熔池中的雜質一定要徹底清除，并根據實際情況，盡量采用小電流開展焊接工作，采用多層和多道的焊接方法對焊接工作進行開展，從而對熱裂紋發生的概率進行有效地預防和控制。第二，針對焊接材料的質量控制工作，相關金屬材料的焊接人員必須要加強，焊接原材料要嚴格分類保管，以免對材料質量造成損壞的后果，同時，針對焊接方法和線能量，相關金屬材料的焊接人員必須進行有效地選擇，進而選出最適合的方法。

（2）金屬材料焊接氣孔缺陷問題處理方式。在焊接金屬材料的內部、表面和接頭部位，通常會產生金屬材料的焊接氣孔缺陷，對焊接材料的質量也有很大的影響，針對氣孔問題，我們也需要進行有效預防和控制，其主要的方式方法如下：第一，相關金屬材料的焊接人員需對金屬材料坡口周圍區域進行清污處理，對周圍零件干凈整潔進行保障。第二，相關金屬材料的焊接人員要嚴格按照焊接標準，對電流和焊接速度進行控制，避免出現電流過大、焊接速度過快的問題。第三，對焊條和焊劑的質量進行嚴格審查，入庫前應對焊條和焊劑的質量進行復核，一旦發現質量問題，就需要更換。另外，假設選擇埋弧焊工藝，相關人員需要將線能量控制在盡可能小的范圍內。

（3）金屬材料焊接夾渣缺陷問題處理方式。第一，在實際工作中，相關金屬材料的焊接人員需要對邊緣區的雜質進行有效的清理，確保邊緣區干凈整潔。第二，要對坡口角度進行嚴格控制，嚴格按照焊接標準進行設置。第三，相關金屬材料的焊接人員需要對運條的擺動幅度進行嚴格控制，以減少焊條芯偏差的問題產生。此外，還應根據金屬材料的焊接標準，對焊接速度進行有效控制，保證焊接速度適當，以降低電流中夾渣的概率。

5 結語

金屬材料的加工方法逐漸趨于多樣化，加工效率也在不斷提高。它能全面發揮出金屬材料的實際作用。每一種金屬材料加工方法的歷史都非常悠久，幾千年前，人們對一些金屬制品開始有意識地制造，目前，在精密儀器、汽車、航空等交通工具上，金屬制品的加工技術得到廣泛運用，在了解和掌握加工方法基礎上，還要有效地避免材料加工工藝中存在的問題和不足，以便不斷探索和改進金屬材料加工工藝。