淺談新材料機械性能在擠壓成型中的作用

葛德強

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料應(yīng)運而生，在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化發(fā)展，使其能夠更加廣泛的用于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，為我國科技發(fā)展提供技術(shù)支持。全球材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值不斷增長且增長速度較快，尤其是光電子、新能源等發(fā)展最為迅速，受到了研究者和投資者的青睞。創(chuàng)新是國家進步的源泉，我們要按照國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的總體部署，堅定不移的研究發(fā)展新材料新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：新材料;機械性能;擠壓成型

1 新材料

1.1 概念

新材料是指新近發(fā)展或正在發(fā)展的，具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和有特殊性質(zhì)的功能材料。新材料與其他普通材料存在著不同，主要由材料本身機械性能方面的差別，例如材料有特殊的韌性、硬度、彈性等;此外還可能有特殊的功能效應(yīng)，例如材料本身可能有光、磁等有別于其他材料的功能，新材料還將繼續(xù)發(fā)展。

1.2 分類

新材料按組成成分可以分為以下四大類：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料、先進復(fù)合材料。按照材料的性能可以分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩類。以上分類只是現(xiàn)有的通用分類，每一個類別都包含有大量的不同類型的新材料，還可以根據(jù)需求進行更細致的劃分。

2 機械性能

機械性能一般是指力學(xué)性能，但兩者之間又有著不同。常用于判斷材料性質(zhì)的機械性能有：彈性、塑性、剛度、強度、硬度、沖擊韌性、疲勞強度和斷裂韌性等。機械性能是材料的一大重要屬性，清楚的了解材料性能，能夠更好的進行利用生產(chǎn)。

3 擠壓成型

3.1 概念

擠壓成型是一種塑性加工方法。通過擠壓的方式，讓模具內(nèi)的金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形，在定型后將產(chǎn)品從擠壓模中取出，最終會得到設(shè)計的零件或者半成品。擠壓成型普遍用于新材料工業(yè)方面，也不斷隨著新材料工業(yè)的發(fā)展而改進，逐漸發(fā)展成適用于多種材料、多種環(huán)境生產(chǎn)的技術(shù)。

3.2 分類

擠壓可以按照金屬塑變流動方向分為：正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓、徑向擠壓;按照金屬坯料的溫度分為：冷擠壓、溫擠壓、熱擠壓。

4 機械性能與擠壓成型關(guān)系

4.1 機械性能類別

機械性能主要有：彈性、塑性、剛度、強度、硬度、沖擊韌性、疲勞強度和斷裂韌性。以下對常見的機械性能進行簡單的介紹：

（1） 彈性是指原材料在受到外界施加的壓力后發(fā)生變形，當(dāng)將外力卸除后，原材料能夠快速恢復(fù)原狀。

（2）塑性是指原材料在受到外界施加的壓力時發(fā)生變形，但不會隨著外力的卸除而恢復(fù)原狀，產(chǎn)生這種變形后，原材料并不會產(chǎn)生裂縫、折縫等的能力。

（3）剛度是指原材料在受到外界施加的壓力時，并不會發(fā)生暫時或永久的變形，而是保持原樣的能力。

（4）強度是指原材料受到外界施加的壓力時，不會因為壓力過大而變形或者斷裂。

（5）硬度是指當(dāng)有更堅硬的物體在外力作用下向原材料擠壓，而原材料不會發(fā)生變形，能夠抵抗其入侵的能力。

（6）沖擊韌性是指原材料在受到外界壓力沖擊時，不會斷裂的能力。

（7）疲勞強度是指當(dāng)原材料在反復(fù)多次的交變載荷作用下不會發(fā)生斷裂的能力。

（8）斷裂韌性是用來反映材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴張能力的性能指標(biāo)。

4.2 機械性能在擠壓成型中的作用

4.2.1 機械性能抵抗擠壓變形的作用

機械性能能夠抵抗擠壓變形，但其抵抗力與抵抗作用呈現(xiàn)出倒“U”型，當(dāng)抗力達到一定程度時，可能會適得其反。材料優(yōu)秀的機械性能使其具有優(yōu)異的變形抗力，讓材料在變形過程中能夠抵抗外力。變形抗力越大，所需擠壓力越高，當(dāng)溫度不斷升高時，變形抗力會隨著不斷降低，擠壓力也會隨之降低。但是變形抗力過大，大于模具和設(shè)備時就可能會毀壞模具和擠壓機械設(shè)備。變形抗力有好有壞，我們應(yīng)該針對實際需求進行合理的考慮和選擇。

擠壓成型會受到晶粒大小的影響。晶粒大小適中時，擠壓成型生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量最好。當(dāng)晶粒偏小時，材料的變形抗力會增強;反之會減弱，使得材料脆化，生產(chǎn)出的產(chǎn)品會有裂紋等缺陷。

擠壓成型還會受到材料表面情況的影響。材料的表面處理包括：清潔表面、潤滑等。對材料表面進行相應(yīng)的處理能夠提高材料表面質(zhì)量，例如進行清潔會減少模具損壞，延長模具使用壽命;進行潤滑，可以減小材料與模具之間的摩擦，避免模具磨損，延長模具使用壽命。

4.2.2 擠壓成型常見缺陷及新工藝

不同的材料機械性能不同，相對應(yīng)的其抗壓能力也不相同，針對這一情況應(yīng)該有不同的擠壓方式。但是由于機械性能的原因或者擠壓方式不當(dāng)，最終產(chǎn)品可能會出現(xiàn)一下四種常見缺陷：表面出現(xiàn)折疊;表面出現(xiàn)折縫;出現(xiàn)縮孔;產(chǎn)生裂紋。

為了減少缺陷，提高利用率，減少浪費，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，擠壓成型技術(shù)不斷進行改進，最后發(fā)展出了幾項新工藝：靜液擠壓。通過高壓液體擠壓代替普通擠壓軸，能夠很好的適用于脆性材料，讓擠壓出的產(chǎn)品質(zhì)量更好、缺陷更少;此外還有等溫擠壓、連續(xù)擠壓、軋擠法等。

4.2.3 發(fā)展前景

隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)展，對于材料的機械性能的利用越來越廣泛，不僅是擠壓成型，還有很多其他生產(chǎn)方式，針對材料的機械性能的利用，在將來的一段時間，可能會有很好的發(fā)展前景，為了進一步發(fā)展，我認為將圍繞以下幾點進行探究，（1）進行綠色可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能減排，提高材料的質(zhì)量和生產(chǎn)過程中的消耗浪費;（2）優(yōu)化材料和機械設(shè)備，減少摩擦，降低損耗，提高生產(chǎn)效率;（3）不斷精化、優(yōu)化設(shè)備，提高產(chǎn)品精度和質(zhì)量;（4）發(fā)展新材料，優(yōu)化性能，避免產(chǎn)生缺陷，節(jié)約成本，減少浪費;（5）提高模具的使用壽命和模具的品質(zhì);（7）減少生產(chǎn)工序，簡化生產(chǎn)過程，降低工人勞動強度，減輕負擔(dān)。

結(jié)語

我國當(dāng)前發(fā)展已經(jīng)逐漸擺脫重工業(yè)和高消耗、高污染的工業(yè)發(fā)展，逐漸向新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，而新材料產(chǎn)業(yè)具有發(fā)展快，市場前景廣闊，發(fā)展創(chuàng)新性強，投入產(chǎn)出比高，產(chǎn)品的附加值高等特點，正符合我國現(xiàn)代發(fā)展需求。在當(dāng)今社會，新材料的產(chǎn)業(yè)規(guī)?；殉蔀楹饬恳粋€國家經(jīng)濟、社會發(fā)展、科技進步和國防實力的重要標(biāo)志。隨著科技的不斷發(fā)展和現(xiàn)代社會形勢的新要求，新材料的發(fā)展勢不可擋。在新材料的利用生產(chǎn)中，要特別注意材料的機械性能，做到能夠合理利用，避免產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致浪費，保證能夠生產(chǎn)出更高質(zhì)量、更多數(shù)量的產(chǎn)品。

參考文獻：

[1] 馮波.化工機電設(shè)備維修與管理[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（12）：32.

[2] 陳明，史彬印.化工機電設(shè)備維修與管理[J].科技視界，2016（23）：309，327.

[3] 李悅.材料機械性能在擠壓成型中的作用探析[J].化工管理，2017（23）：212.