材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析

賈文君 孫明哲

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多行業(yè)都發(fā)生了巨大的變化，制造業(yè)也不例外。近年來，我國(guó)制造業(yè)正面臨著前所未有的發(fā)展前景，材料成形與控制工程模具制造技術(shù)作為制造業(yè)的重要組成部分，已引起人們的廣泛關(guān)注，許多新工藝和技術(shù)已逐步開發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)。本文以金屬材料為主要研究對(duì)象，對(duì)材料的選擇和整個(gè)加工過程進(jìn)行了具體分析，對(duì)金屬加工工業(yè)和控制工程具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：金屬加工；材料行業(yè)；控制工程

引言

隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，材料成形和控制成形是基本保證，相關(guān)機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)重視材料成形和控制成形，以提高機(jī)械制造水平。此外，材料成形及相關(guān)金屬加工作為動(dòng)力機(jī)械制造、船舶、航天等運(yùn)輸工具制造的基礎(chǔ)，只有保證材料成形及相關(guān)控制技術(shù)水平，才能提高相關(guān)機(jī)械制造業(yè)的水平和質(zhì)量。

1、材料成型及控制工程的內(nèi)容

1.1模具

模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用，在工業(yè)界中有一句名言，即“模具是工業(yè)之母”?；旧峡梢哉f，沒有模具，就不可能做出工業(yè)產(chǎn)品。模具是通過各種工藝技術(shù)制造而成物體，其在不同的工業(yè)生產(chǎn)中具有不同的形狀。而根據(jù)加工對(duì)象和加工工藝來對(duì)其進(jìn)行劃分，可以將其分為加工金屬的模具和加工非金屬和粉末的模具。通過對(duì)不同模具的應(yīng)用，可以有效的提高工業(yè)生產(chǎn)的精度和效率。而對(duì)于模具的設(shè)計(jì)，基本思路也大致和其他設(shè)計(jì)相同，其主要追求的目標(biāo)也不外乎是“物美價(jià)廉”，物美指的是模具的質(zhì)量好，使用壽命和功能效果都能達(dá)到要求，而價(jià)廉指的便是模具的制造成本能夠保持在一個(gè)比較低的水平。因此，為了使模具的制造能夠達(dá)到以上的要求，就應(yīng)該對(duì)模具的設(shè)計(jì)做出一定的優(yōu)化，而這也就涉及到了本文的主旨內(nèi)容，即材料成型和控制工程的設(shè)計(jì)制造。

1.2焊接

一般來說，焊接方式可以分為三種，即熔焊、壓焊、釬焊。這三種焊接方式的應(yīng)用對(duì)象各不相同，相應(yīng)的焊接手法也有所差異。首先從熔焊來說，顧名思義，熔焊是一種需要通過加熱來實(shí)現(xiàn)的焊接技術(shù)，在進(jìn)行具體操作時(shí)，需要先將焊接部分進(jìn)行加熱，使材料熔化形成熔池后再將其連接，當(dāng)其冷卻之后，便完成了焊接。使用熔焊的焊接對(duì)象一般都是相同材料，且在這個(gè)過程中基本不需要用到壓力。其次便是壓焊，和熔焊完全相反，壓焊在對(duì)材料進(jìn)行焊接時(shí)，基本不需要對(duì)材料進(jìn)行加熱，但其應(yīng)用的范圍一般局限于金屬材料。最后介紹的便是釬焊技術(shù)，在其進(jìn)行焊接的過程中，需要使用到其他的材料作為粘合物。這種材料，一般熔點(diǎn)比較低，當(dāng)對(duì)其加熱之后在對(duì)材料進(jìn)行粘合時(shí)，不會(huì)使需要焊接的材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這也就是焊接技術(shù)能夠得到廣泛應(yīng)用的重要原因。

2、金屬材料的選材原則

為了進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度和優(yōu)化材料的耐磨性，經(jīng)常需要在金屬原料中添加一些其它金屬或金屬?gòu)?fù)合材料來加工和形成金屬材料。然而，金屬?gòu)?fù)合材料的加入將進(jìn)一步增加金屬材料的加工難度，因此不同種類金屬的金屬?gòu)?fù)合材料常用于制造不同的機(jī)械設(shè)備，在相應(yīng)的加工工藝中不可避免地會(huì)產(chǎn)生很大的差異，技術(shù)和加工方法。例如，連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料（CFMMC）可以通過復(fù)合模壓來制造，如果其中一些是金屬?gòu)?fù)合材料，則通常需要通過各種技術(shù)手段來鍛造。這些材料成形工藝的實(shí)踐要求相關(guān)機(jī)械制造廠家和金屬材料成形控制器通過長(zhǎng)期的探索和實(shí)踐，以使金屬?gòu)?fù)合材料成型加工技術(shù)與質(zhì)量得到不斷的發(fā)展及完善。在金屬材料的加工與成形中，必須重點(diǎn)控制金屬加工的詳細(xì)操作，因?yàn)槿绻诓牧铣尚蔚募夹g(shù)手段上存在一些微小的滑紕漏，會(huì)給金屬基復(fù)合材料成型質(zhì)量造成非常大的影響，這主要表現(xiàn)在后續(xù)機(jī)械設(shè)備的整體水平及質(zhì)量上，會(huì)給后續(xù)設(shè)備運(yùn)行帶來巨大的安全隱患。因此，在材料成形過程中，相關(guān)人員必須控制金屬材料的加工，根據(jù)金屬材料的基本特性和材料的柔韌性，可以順利完成材料的成形，并在后續(xù)工作中安全地使用金屬材料。

3、金屬材料成型的常用加工工藝

3.1機(jī)械成型加工法

由于金屬材料在成型控制方面的有新要求，金剛石刀具是被應(yīng)用最廣泛的金屬切割刀具，金剛石刀具可以與鋁基復(fù)合材料結(jié)合起來進(jìn)行精細(xì)加工，這種加工工藝在當(dāng)前金屬材料加工中比較常見。利用金剛石刀具加工金屬?gòu)?fù)合材料主要分三種方式，分別為銑削方式、車削方式和鉆削方式。車削方式在當(dāng)今金屬材料加工成型中被廣泛應(yīng)用，車削主要是在添加一些乳化劑進(jìn)行冷卻的基礎(chǔ)上利用硬合金刀具進(jìn)行金屬?gòu)?fù)合材料加工；鉆削方式主要是在添加一些外切削液的基礎(chǔ)上利用鑲片麻花鉆頭進(jìn)行金屬?gòu)?fù)合材料加工。

3.2擠壓鍛模塑性成型

1）在金屬材料的加工成型過程中，考慮增強(qiáng)材料自身的效果和復(fù)合材料中增強(qiáng)材料的比例，結(jié)合增強(qiáng)材料需要的質(zhì)量來決定應(yīng)用哪種工藝進(jìn)行金屬材料加工，選擇合理的擠壓方式，生產(chǎn)出高質(zhì)量的、符合要求的金屬材料造件[3]。比如：在加工過程中，金屬材料中增強(qiáng)材料添加比例較少時(shí)，為增加融合的效率可以提高擠壓速度；在加工過程中，金屬材料中增強(qiáng)材料添加比例較大時(shí)，為確保金屬材料順利成型，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)目刂茢D壓速度。2）在金屬材料的加工成型過程中，如果加工模具與金屬材料直接接觸，會(huì)因?yàn)槟Σ恋脑蚴菇饘俦砻娉霈F(xiàn)傷痕，影響金屬材料的外觀，甚至?xí)绊懡饘俨牧系馁|(zhì)量。在實(shí)際操作中，可以在模具表面進(jìn)行涂料涂層或添加一定潤(rùn)滑劑來降低金屬材料和模具表面的摩擦力，提高金屬材料加工質(zhì)量。

3.3鑄造成型加工工藝

鑄造成型加工法是金屬?gòu)?fù)合材料加工中應(yīng)用最廣泛的加工工藝。在實(shí)際加工過程中，向金屬?gòu)?fù)合材料中添加一定量的增強(qiáng)顆粒，在高溫下環(huán)境增強(qiáng)顆粒與溶體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，可以使金屬?gòu)?fù)合材料在原有特點(diǎn)保持不變的基礎(chǔ)上增強(qiáng)黏度與流動(dòng)性，進(jìn)而改變材料本身特征，出現(xiàn)這種情況，可以采用精煉方法進(jìn)行補(bǔ)救，添加適量的變質(zhì)劑，增強(qiáng)材料的流動(dòng)性，以達(dá)到澆筑要求，但是這種方法并不適合于所有材料，應(yīng)用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行考慮。

3.4粉末冶金成型

粉末冶金成型金屬材料加工工藝作為成型較早的一項(xiàng)技術(shù)，具有非常深厚的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這種工藝非常適合體積較小、形狀簡(jiǎn)單的精密零部件加工，所以被廣泛應(yīng)用。分布均勻、可調(diào)節(jié)、界面反應(yīng)少是粉末冶金成型技術(shù)的主要特點(diǎn)，應(yīng)用粉末冶金成型技術(shù)進(jìn)行金屬材料加工過程中，失敗率低，零件成型效果好，因此，粉末冶金成型技術(shù)受到足夠的重視，不斷地創(chuàng)新發(fā)展，已經(jīng)延伸到各種金屬產(chǎn)品的制造過程中，尤其是在航天器材、飛機(jī)、船舶制造領(lǐng)域，因?yàn)榉勰┮苯鸪尚凸に嚨玫降慕饘購(gòu)?fù)合材料具有較強(qiáng)的耐磨性與抗壓性，且工藝操作簡(jiǎn)單、安全性高、生產(chǎn)零件的適應(yīng)性強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用。

結(jié)束語

綜上所述，金屬材料的加工在材料成形和控制過程中是非常重要的，既是一個(gè)難點(diǎn)，而且是決定產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，所以我們需要把重點(diǎn)放在控制上?？紤]到現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)發(fā)展的加速，金屬材料已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。因此，我們必須不斷優(yōu)化金屬材料的質(zhì)量，促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)材料本身的特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的加工和成形工藝，并在加工過程中采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行質(zhì)量控制與水平提高，從而保證我國(guó)金屬材料的質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張佳良，鄭旭洋，黃美玲.材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析[J].四川水泥，2017（03）：362.

[2]張凱.材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（05）：21.

[3]秦升學(xué)，劉杰.材料成型及控制工程專業(yè)培養(yǎng)方案改革探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2015，7（47）：116-117.