材料成型與控制工程中的金屬材料加工探究

邊楠楠

摘要：近年來，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國的各類工程建設(shè)數(shù)量也在不斷增加。在眾多新興行業(yè)不斷發(fā)展下，我國對(duì)制造業(yè)加大了關(guān)注度。金屬材料的加工質(zhì)量取決于材料成型以及控制工程相關(guān)技術(shù)水平，該工藝在一定程度上影響我國工業(yè)水平。由此可見，機(jī)械制造行業(yè)要把材料成型以及控制工程重視起來，嚴(yán)格控制加工質(zhì)量，特別應(yīng)用在電力機(jī)械、交通工具以及航天航空等行業(yè)制造中，要不斷實(shí)踐和技術(shù)創(chuàng)新，提高控制水平。本文就材料成型與控制工程中的金屬材料加工展開探討。

關(guān)鍵詞：材料成型;控制工程;金屬材料加工

引言

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，對(duì)金屬材料的需求量不斷加大，對(duì)其性能的要求也不斷提高，材料成型與控制工程直接關(guān)系著工業(yè)機(jī)械制造水平和材料利用率的高低，是制造業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。材料成型與控制技術(shù)進(jìn)步需要經(jīng)過長期的研究和探索，需要明確材料結(jié)構(gòu)以及適合應(yīng)用的環(huán)境。因此，在工業(yè)發(fā)展過程中必須要重視材料成型與加工工藝，明確金屬材料的成型方法和應(yīng)用特點(diǎn)，真正發(fā)揮金屬材料的性能優(yōu)勢(shì)，使得加工控制技術(shù)能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。

1各類金屬材料的基本特征

按照實(shí)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(zhì)或有機(jī)復(fù)合材料，以提升材料的強(qiáng)度等級(jí)，增強(qiáng)材料的耐磨損性與抗性變能力。然而，添加有機(jī)復(fù)合材料又會(huì)在一定程度上增大金屬材料加工難度，為此，針對(duì)不同種類的有機(jī)復(fù)合材料，應(yīng)配置對(duì)應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，優(yōu)選加工工藝。針對(duì)各類金屬材料成型工藝，需要機(jī)械制造人員經(jīng)過不斷地探索與實(shí)踐，逐步優(yōu)化加工工藝，保證成型質(zhì)量。在金屬材料加工成型過程中，要全方位動(dòng)態(tài)把控金屬加工流程，規(guī)避技術(shù)缺陷。由此可見，在材料成型作業(yè)中，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合金屬材料的物理屬性特征，調(diào)整加工工藝與控制技術(shù)，以保證金屬材料成型質(zhì)量。

2金屬材料選擇標(biāo)準(zhǔn)

在原材料中添加其他金屬或者復(fù)合材料有助于金屬材料加工成型，經(jīng)過加工后的材料在強(qiáng)度以及耐磨方面有很大的提升。在對(duì)各種材料添加的過程中，增加了金屬加工材料施工難度。在進(jìn)行添加材料時(shí)為了滿足不同機(jī)械設(shè)備的制造需求，在加工工藝和方法上存在較大差異。例如在對(duì)纖維增強(qiáng)的金屬復(fù)合材料進(jìn)行加工時(shí)，首選是采用復(fù)合成型加工方法，如果是部分復(fù)合材料加工，則應(yīng)該利用多種手段鑄造才能得到最終的要求成型效果。機(jī)械制造相關(guān)人員和金屬材料成型過程中的控制人員，要通過對(duì)加工成型過程的不斷探索和實(shí)踐，蓋上材料成型情況，不斷提高金屬復(fù)合材料的成型技術(shù)，提高質(zhì)量。在加工成型過程中，值得注意的是，要處理好細(xì)節(jié)，一旦出現(xiàn)細(xì)微的漏洞，就會(huì)嚴(yán)重影響材料最終質(zhì)量效果，對(duì)后期制造設(shè)備質(zhì)量水平造成巨大隱患?？傊诓牧铣尚瓦^程中，工作人員要從材料特征和可伸縮性等方面進(jìn)行嚴(yán)格把控，使得材料成型得以安全順利開展。

3材料成型與控制工程中金屬材料的加工方法

3.1機(jī)械加工成型

機(jī)械加工成型是金屬材料加工常用的方式，特點(diǎn)是加工方便，設(shè)備資源豐富，加工范圍廣、精度高，理論上可以適用于任何金屬材料的加工。機(jī)械加工設(shè)備從早期的普通機(jī)床發(fā)展到如今的數(shù)控機(jī)床，從單一的車、銑、刨、磨到擁有綜合加工能力的加工中心，加工精度和效率都得到了很大提升。對(duì)金屬材料進(jìn)行機(jī)械加工，首先根據(jù)產(chǎn)品的材料特性和形狀特性對(duì)加工工藝進(jìn)行分析，制定工藝路線，安排鉆、銑、車等加工方式，然后選擇合適的加工刀具。一般硬度較低的金屬材料的鉆、銑加工選擇高速鋼材料的刀具，車削加工選擇硬質(zhì)合金類刀具，刀具表面可以涂層;硬度較高的金屬材料加工，采用金剛石、陶瓷及立方氮化硼等材料的刀具，加工過程中可以加入切削液，用以減少加工表面與刀具的摩擦并帶走加工過程中產(chǎn)生的熱，保證材料最終加工的質(zhì)量。形狀特殊的產(chǎn)品加工，可以采用線切割、電火花、雕刻等手段加工，表面質(zhì)量要求高的，通常需要進(jìn)行磨削加工，必要時(shí)要進(jìn)行拋光處理。

3.2擠壓與鍛模塑性成型

擠壓和鍛模塑性成型也是技術(shù)材料加工中常用的一種方式，在具體加工時(shí)，主要是采用模具等工具通過涂抹涂層及潤滑劑的方式，對(duì)待加工的金屬材料進(jìn)行一定的處理，這種操作的目的主要在于降低加工過程中存在的摩擦阻力。通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，這種方式可以降低整個(gè)操作過程中的擠壓力將近3成左右，對(duì)于模具質(zhì)量較高、試劑質(zhì)量更高的情況可以減到更多。另外，在金屬加工過程中，由于機(jī)床金屬設(shè)備的擠壓作用，會(huì)導(dǎo)致金屬材料發(fā)生變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致材料損傷，嚴(yán)重影響成品零件的應(yīng)用價(jià)值，因此需要在加工過程中對(duì)擠壓力進(jìn)行控制，從而提高材料加工的效果。除了擠壓力以外，擠壓溫度和擠壓速度也是影響金屬材料成型的重要因素。在實(shí)際操作中，加工人員可以通過增加一定量的增強(qiáng)型顆粒，從而提高加工過程中的擠壓溫度，主要處理的目的在于加快增強(qiáng)可以與金屬基材料的作用。在實(shí)際中，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)增強(qiáng)顆粒的數(shù)量較少時(shí)，會(huì)加快擠壓速度，當(dāng)增強(qiáng)顆粒物質(zhì)過多時(shí)，需要工作人員嚴(yán)格控制擠壓速度。但如果擠壓速度過高將會(huì)導(dǎo)致金屬材料在成型后，出現(xiàn)嚴(yán)重的裂紋情況。因此采用擠壓與鍛模塑性材料成型加工時(shí)，需要對(duì)金屬基材料進(jìn)行表面潤滑處理，并控制擠壓力，避免工件變形，同時(shí)還應(yīng)該做好擠壓溫度和擠壓速度的控制工作，不斷改善加工水平。

3.3粉末冶金成型技術(shù)

針對(duì)那些體積小，形狀比較規(guī)則的零部件制造，粉末冶金成型技術(shù)是最合適不過的了，其具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，粉末冶金成型技術(shù)早期主要是用于必需品和復(fù)合材料零部件的制造過程中。粉末冶金成型技術(shù)主要是在材料成型和控制工程中的金屬材料加工中之后，其自身組織密度高、界面反應(yīng)少的特點(diǎn)，這種突出的特點(diǎn)得以中分發(fā)揮，而塑造的材料也具有較強(qiáng)的抗磨性，強(qiáng)度也具有較高特點(diǎn)。從粉末冶金成型技術(shù)整體工藝看，其大多會(huì)應(yīng)用在汽車行業(yè)、航天器材等領(lǐng)域的材料制動(dòng)中。

3.4鑄造成型

在加工生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合材料環(huán)節(jié)，鑄造成型技術(shù)的應(yīng)用頻率較高，并取得了良好的成效。在鑄造過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求，添加適量的增強(qiáng)顆粒，增強(qiáng)熔體粘度，提升流動(dòng)性，進(jìn)而加快熔體與增強(qiáng)顆粒的化學(xué)反應(yīng)，優(yōu)化材料的物理屬性。在鑄造操作階段，專業(yè)技術(shù)人員需嚴(yán)格控制熔化速率、反應(yīng)溫度與保溫時(shí)效。在持續(xù)高溫條件下，添加適量的碳化硅顆粒，以提升界面反應(yīng)速率，其化學(xué)反應(yīng)方程式為3SiCA1→A14C3+3Si。在實(shí)際加工作業(yè)過程中，針對(duì)熔體粘度較大的問題，技術(shù)操作人員需優(yōu)選精煉手段，添加適量的變質(zhì)劑造渣，加快化學(xué)反應(yīng)速度，保證成型質(zhì)量滿足實(shí)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(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

3.5電切割技術(shù)

電切割技術(shù)主要是通過在介電流中進(jìn)行插入移動(dòng)的電極線處理，而后借助局部高溫對(duì)金屬材料實(shí)行切割，主要切割成幾何形狀，這樣的方式與傳統(tǒng)方式相比具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以使沖洗液體壓力在零部件與負(fù)極之間的空隙中得到?jīng)_刷，使其發(fā)揮一定作用。對(duì)新型金數(shù)材料在進(jìn)行成型加工時(shí)，利用電切割技術(shù)一般會(huì)導(dǎo)致切割速度變慢，主要是放電效果不理想等原因，進(jìn)而使得切割口出現(xiàn)摩擦力，不光滑等原因。

結(jié)語

綜上所述，金屬材料的加工是材料成型與控制過程中的重要內(nèi)容。由于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展速度不斷加快，在制造業(yè)的推動(dòng)下，金屬材料的各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值不斷提升。但在實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)材料本身的特點(diǎn)，并結(jié)合使用一定的工藝，在加工過程中通過提高質(zhì)量控制水平，為整個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域提供更為優(yōu)質(zhì)的金屬材料零部件。

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