新型金屬材料成型加工技術(shù)探析

摘 要：近年來(lái)，隨著科技水平的不斷提高，現(xiàn)代化工業(yè)對(duì)新型金屬材料的需求越來(lái)越多，新型金屬材料已經(jīng)成為很多領(lǐng)域中重要的工程材料。新型金屬材料屬于合金，其種類(lèi)較多，性能與質(zhì)量較普通金屬材料都有很大的突破，新型金屬材料因其高鑄造性、高鑄壓性、良好的焊接性與高導(dǎo)熱性等性能優(yōu)勢(shì)，便于對(duì)其進(jìn)行鍛造與二次成型加工。文章對(duì)金屬材料成型加工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，分析這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵注意點(diǎn)，對(duì)材料行業(yè)在新型金屬材料加工塑型方面具有重要意義。

關(guān)鍵詞：新型金屬材料；成型加工；加工技術(shù)創(chuàng)新

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型的金屬材料在現(xiàn)代化工業(yè)中得到了全面的推廣與應(yīng)用，與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更為優(yōu)異的性能與質(zhì)量，已經(jīng)成為很多領(lǐng)域中重要的工程材料，尤其是在能源開(kāi)發(fā)、零部件制作、交通運(yùn)輸機(jī)械輕量化等方面[1]。在采用新型金屬材料作為工程材料時(shí)，涉及到很多繁復(fù)的成型加工技術(shù)與工作，在現(xiàn)代化工業(yè)飛速發(fā)展的今天，如何不斷發(fā)展與完善新型金屬材料的成型加工技術(shù)，更好地發(fā)揮新型金屬材料的特性，已經(jīng)成為各領(lǐng)域中材料工程師們的研究重心。

2 新型金屬材料及其加工特性

金屬材料是由金屬元素或金屬元素為主所構(gòu)成的具有金屬特性的材料。金屬材料通常具有較好的延展性。新型金屬材料都屬于合金，其種類(lèi)較多，性能與質(zhì)量較普通金屬材料都有很大的突破，目前在市場(chǎng)上廣泛使用的新型金屬材料有高溫合金、形狀記憶合金、非晶態(tài)合金等。新型金屬材料的二次成型加工過(guò)程通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復(fù)雜的加工技術(shù)。新型金屬材料的加工特性如下[2]：

2.1 鑄造性

新型金屬材料都屬于合金，因此其熔點(diǎn)一般比較高，導(dǎo)致金屬材料的流動(dòng)性較低，收縮性較低，便于新型金屬材料的鍛造與二次成型加工。

2.2 鍛壓性

鍛壓性是新型金屬材料的基本特性之一，該特性可以提高新型金屬材料的可塑性，時(shí)成型加工的金屬材料能夠具有更高的性能優(yōu)勢(shì)。

2.3 焊接性

原始金屬材料通常需要經(jīng)過(guò)焊接后二次成型再進(jìn)行后續(xù)的工程應(yīng)用，因此新型金屬材料成型加工的基礎(chǔ)特性就是焊接性，其需要有良好的焊接性與高導(dǎo)熱性能，才能在成型加工過(guò)程中保證材料不會(huì)產(chǎn)生氣孔與裂縫等。

3 新型金屬材料成型加工的原則

新型金屬材料通過(guò)會(huì)在工程施工、機(jī)械設(shè)備、航空航天等方面廣泛使用，一般具有良好的耐磨性與較高的硬度，以滿(mǎn)足各類(lèi)工程建設(shè)與機(jī)械化生產(chǎn)的質(zhì)量需求。但是新型金屬材料的這一特性也給其在成型加工方面增加了一定程度的困難，例如金屬材料的硬度較高會(huì)導(dǎo)致其在普通的鍛造環(huán)境下很難發(fā)生變形，使得很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業(yè)零部件[3]。不同的金屬材料具有不同的特性，市場(chǎng)對(duì)金屬材料成型加工后的質(zhì)量與性能也有不同的要求，因此通常會(huì)根據(jù)金屬材料不同的特性采取不同的成型加工技術(shù)。例如，某些特殊的金屬材料只有通過(guò)纖維性增強(qiáng)才能實(shí)現(xiàn)其二次成型加工。因此在實(shí)際對(duì)新型金屬材料進(jìn)行成型加工時(shí)，需要針對(duì)材料的特性采取相應(yīng)的技術(shù)手段，切實(shí)推進(jìn)新型金屬材料成型加工工作的開(kāi)展。新型金屬材料的二次成型加工過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜且細(xì)致的過(guò)程，其涉及的技術(shù)通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復(fù)雜的加工技術(shù)，在實(shí)際的成型加工工作流中，一旦由于操作人員的操作不當(dāng)而出現(xiàn)即使是小型的失誤，都會(huì)給加工的金屬成品帶來(lái)無(wú)法磨滅的負(fù)面影響。例如，在鑄造工藝中，如果沒(méi)有對(duì)鑄型的尺寸、大小等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)周密的把控，會(huì)導(dǎo)致成型加工之后的金屬成品不符合零部件要求的質(zhì)量與規(guī)格，不僅會(huì)給加工單位帶來(lái)極大的成本損耗，還會(huì)影響工程的施工進(jìn)度或機(jī)械設(shè)備的制造進(jìn)度，延長(zhǎng)施工或制造周期。因此，在對(duì)新型金屬材料進(jìn)行成型加工之前，加工人員需要對(duì)金屬材料的物理與化學(xué)特性進(jìn)行透徹的分析與掌握，才能夠具體問(wèn)題具體分析、因地制宜地針對(duì)不同的金屬材料進(jìn)行成型加工。

4 新型金屬材料成型加工技術(shù)

4.1 粉末冶金技術(shù)

粉末冶金技術(shù)是以金屬粉末為原料，通過(guò)不斷的燒結(jié)與塑形，形成金屬材料、新型金屬?gòu)?fù)合材料等的工業(yè)技術(shù)。粉末冶金技術(shù)是早期使用最為廣泛的新型金屬材料成型加工技術(shù)，在增強(qiáng)晶須的功能等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段，粉末冶金技術(shù)主要應(yīng)用于制造小尺寸且形狀粗糙、不復(fù)雜的精密零部件，其通過(guò)不斷地對(duì)金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)與塑形，可以精密控制并提高金屬材料中的金屬含量，因此在小型零部件制作中擁有廣泛的市場(chǎng)前景[4]。

4.2 電切割技術(shù)

電切割技術(shù)是通過(guò)在介電流中插入移動(dòng)的電極線(xiàn)，然后利用局部的高溫對(duì)金屬材料進(jìn)行幾何形狀切割，這樣的方式也可以充分高效地利用沖洗液體的壓力對(duì)零部件與負(fù)極之間的間隙進(jìn)行沖刷，因此較傳統(tǒng)的放電方式具有一定的優(yōu)勢(shì)。在采用電切割法進(jìn)行新型金屬材料的成型加工時(shí)，通常會(huì)由于放電效果較差等原因?qū)滦徒饘俜喜牧系那懈钏俣茸兟?，從而產(chǎn)生切割的切口不光滑等問(wèn)題。

4.3 鑄造成型技術(shù)

鑄造成型技術(shù)是將液態(tài)的金屬澆注到與零件尺寸、形狀相匹配的鑄型中，待液態(tài)的金屬冷卻凝固之后，將固態(tài)的金屬材料取出，即可獲得與鑄型形狀一致的毛坯或零件。在鑄造成型技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，鑄型的有效性檢驗(yàn)是非常重要的環(huán)節(jié)，其形狀、尺寸等質(zhì)量的把控直接關(guān)系到零部件的質(zhì)量與性能。

4.4 焊接技術(shù)

原始金屬材料通常需要經(jīng)過(guò)焊接后二次成型再進(jìn)行后續(xù)的工程應(yīng)用，焊接技術(shù)是在高溫或者高壓的環(huán)境下，采用焊接材料，例如焊條或者焊絲，將多個(gè)待焊接的金屬材料連接成一個(gè)整體技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)械制造等領(lǐng)域。需要注意的是，在新型金屬材料的焊接過(guò)程中，在金屬與增強(qiáng)物二者之間常常會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)影響焊接的速度，在遇到這一問(wèn)題時(shí)，通?？梢詫?duì)金屬或者增強(qiáng)物進(jìn)行軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)，然后將焊接接頭置于高溫下，使其達(dá)到熔化狀態(tài)[5]。

4.5 模鍛塑型技術(shù)

對(duì)于一些硬性較大的新型金屬材料，一般的鍛造環(huán)境無(wú)法使其加工塑形，以鈦合金、鎂合金等為例，這些金屬材料由于鍛造溫度范圍窄，可塑性較差，因此在變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大的抗力，很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業(yè)零部件，為了解決這一問(wèn)題，模鍛塑型技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。模鍛塑型技術(shù)包含超速成型、模鍛與擠壓等方法，在對(duì)金屬材料進(jìn)行擠壓時(shí)需要保持甚至提高鍛造環(huán)境的溫度，以提高金屬材料的可塑性，同時(shí)需要在模具的表面涂上潤(rùn)滑劑，降低模具表面的摩擦力，從而進(jìn)一步降低模鍛塑型的難度。通過(guò)模鍛塑型技術(shù)進(jìn)行金屬材料的成型加工，可以使得生產(chǎn)出來(lái)的零部件具有較高的質(zhì)量與性能，其組織也更為嚴(yán)密，已經(jīng)成為金屬材料成型加工中使用最為普遍的技術(shù)手段。

5 結(jié)束語(yǔ)

與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更高的鑄造性、高鑄壓性、良好的焊接性與高導(dǎo)熱性等性能優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為很多領(lǐng)域中非常重要的工程材料。本文對(duì)現(xiàn)有的金屬材料成型加工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，如粉末冶金技術(shù)、電切割技術(shù)、模鍛塑型技術(shù)等，并對(duì)這些技術(shù)中的問(wèn)題與關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)發(fā)展與完善新型金屬材料的成型加工技術(shù)具有重要的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]李蘭軍.淺談新型金屬材料成型加工技術(shù)[J].科技視界，2015（15）：286+291.

[2]張利民.新型金屬材料成型加工技術(shù)研究[J].科技資訊，2012（16）：113-114.

[3]薛宇.新型金屬材料成型加工技術(shù)分析[J].才智，2012（27）：37.

[4]高寶寶，解念鎖.金屬材料環(huán)境友好成型加工技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（10）：43.

[5]姚書(shū)芳，王自東，吳春京，等.新型金屬材料及其加工技術(shù)的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2002（05）：5-7.

作者簡(jiǎn)介：申志敏（1984，11-），女，漢族，山東陽(yáng)信縣人，本科，巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，冶金與資源學(xué)院，助教，研究方向：材料成型及控制工程。