對(duì)金屬材料工藝性能的影響研究

范久亮

【摘? 要】隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)金屬材料的需求不斷加大。在生產(chǎn)加工領(lǐng)域，金屬材料發(fā)揮著非常重要的作用。金屬作為現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展應(yīng)用最為頻繁的物質(zhì)，在日常生活中也有著非常重要的體現(xiàn)。不管是用來投資儲(chǔ)備和投資特殊通貨的黃金，還是應(yīng)用在各種器械中的鋼鐵，這些都會(huì)對(duì)人們的正常生活帶來一定的積極作用。近年來，科學(xué)技術(shù)的革新發(fā)展，使得金屬冶煉技術(shù)不斷完善，使得金屬材料的性能越來越好，其應(yīng)用范圍也在進(jìn)一步擴(kuò)大。如何有效的完成金屬材料的加工，在現(xiàn)有的金屬材料加工工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行完善優(yōu)化一直是熱門的研究課題。在國(guó)際上，金屬材料的使用和進(jìn)出口也是排列在前的，為此，國(guó)家也針對(duì)金屬材料推出一系列管制政策，從而推動(dòng)金屬行業(yè)的健康發(fā)展。在這種情況下，也就對(duì)金屬材料的工藝性能有著更高的要求。為了更好的推動(dòng)金屬在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，本文通過分析現(xiàn)有的金屬材料種類，對(duì)金屬材料的加工方式簡(jiǎn)單介紹，結(jié)合實(shí)際情況，提出影響金屬材料鑄造性能、焊接性能和切削加工性能三個(gè)方面的關(guān)鍵因素。

【關(guān)鍵詞】金屬材料;工藝性能;加工方式

引言

步入二十一世紀(jì)，當(dāng)代社會(huì)已經(jīng)發(fā)展為現(xiàn)代化機(jī)械社會(huì)，人民的基本生活已經(jīng)和機(jī)械密切相關(guān)，而作為機(jī)械的主要構(gòu)成物金屬材料的重要性不言而喻。在我國(guó)，針對(duì)金屬材料的工藝性能進(jìn)行研究，使其可以發(fā)揮出最大的應(yīng)用價(jià)值，這樣對(duì)于促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用。目前，我國(guó)金屬制造技術(shù)一直在以一種高質(zhì)量、高速度的趨勢(shì)增長(zhǎng)?？偟膩碚f，金屬材料的性能可以劃分為四個(gè)方面：工藝性能、物理性能、力學(xué)性能和化學(xué)性能。其中，工藝性能指的是金屬材料經(jīng)過機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)加工后所產(chǎn)生的性能，研究金屬材料的性能，可以明確其應(yīng)用方向，對(duì)于工藝化發(fā)展以及推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著現(xiàn)實(shí)意義。

1.金屬材料工藝種類

在我國(guó)，金屬材料應(yīng)用歷史較為久遠(yuǎn)。早在商朝時(shí)期青銅器便出現(xiàn)了，經(jīng)過幾千年的發(fā)展，金屬冶煉工藝不斷完善優(yōu)化，在受到近代信息化技術(shù)的影響，機(jī)械設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。其一，鑄造工藝。指的就是即將金屬加熱融化轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，再將其導(dǎo)入準(zhǔn)備好的模具匯總，等待期冷卻凝固，得到預(yù)期形狀。其二，鍛壓工藝。利用機(jī)械設(shè)備對(duì)金屬施加壓力，使其發(fā)生形變，獲取到相應(yīng)規(guī)格尺寸的金屬。該工藝應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，但早期鍛壓工藝只能做一些簡(jiǎn)單處理，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，液壓機(jī)的出現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)級(jí)的金屬鍛壓工藝的發(fā)展。其三，焊接工藝。就是通過升溫、加熱的方式實(shí)現(xiàn)金屬的接合。常見的焊接方式包括壓焊、熔焊和釬焊等。其四，熱處理工藝。涉及范圍較廣，在實(shí)際加工中，人們所關(guān)注的重點(diǎn)是金屬性能的變化情況，比如萃透能力等。

2.金屬材料加工方式

2.1熱處理加工

機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)應(yīng)用熱處理加工方式，對(duì)其性能能夠起到很好的控制作用。主軸是機(jī)床中重要的零件之一，其質(zhì)量好壞直接影響到機(jī)床的壽命和精度。所以需要結(jié)合主軸的性能要求和工作條件，從而制定出科學(xué)合理的冷熱加工工藝。熱處理工藝的步驟為：下料-鍛造-正火-粗加工-調(diào)質(zhì)-半精車外圓-鉆中心孔，精車外圓-局部淬火-車定刀槽，粗磨外圓-滾銑花建-花鍵淬火-精磨。應(yīng)用正火處理工序主要是為了獲取到合適的硬度，范圍一般在HB170到230之間，為后續(xù)加工提供便利條件，有利于鍛造組織的改善，可以為調(diào)質(zhì)工序奠定基礎(chǔ)。進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理主要是為了主軸的疲勞輕度和綜合機(jī)械性能。經(jīng)過調(diào)質(zhì)后硬度等級(jí)可以達(dá)到HB200。由于主軸各個(gè)部分直徑存在差異，所以要考慮變形問題。為規(guī)避變形，需要注意淬火操作方法。

2.2切削加工

相比熱加工處理，切削不需要加熱處理，使得溫度無法對(duì)金屬材料性能造成影響。而且金屬材料中存在一些易燃金屬，處于高溫環(huán)境會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)。即使應(yīng)用熱處理工藝也需要配合惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，所需成本較高。但是這些金屬硬度較低，適合應(yīng)用切削加工的方式。利用刀具或者砂輪等設(shè)備實(shí)現(xiàn)加工。不同組織、不同硬度對(duì)于不同切削加工操作比如拉、車、刨等，另外切削加工性也存在差異，比如車削加工性較好，而拉、撥等加工性略差一些。

2.3擠壓加工

所謂擠壓加工，就是利用金屬的塑性。絕大多數(shù)的金屬都具有較好的延展性，對(duì)此施加壓力，可以發(fā)生形變。在正常情況下，金屬材料硬度等級(jí)較高。直接利用擠壓方式使其方式形變難度較大。所以，為降低技術(shù)難度，可以先將其加熱到一定程度在通過擠壓的方式令其發(fā)生形變。相比熱處理加工，該方式不需要將金屬材料加工為液態(tài)或者半液態(tài)的方式，溫度需求略低。所以，擠壓方式對(duì)金屬材料的性能破壞程度較小，很難出現(xiàn)氧化反應(yīng)，不需要采取惰性氣體保護(hù)，生產(chǎn)成本相對(duì)較低。

3.影響金屬材料工藝性能的因素

3.1影響金屬鑄造性能的因素

鍛造性是金屬材料所具備的工藝性能中較為重要的一種。是通過對(duì)精神材料多次捶打?qū)⑵鋬?nèi)部的物理結(jié)構(gòu)改變，形成特有的狀態(tài)，常見的方式有熱處理和冷處理。鍛造性能主要是金屬材料受到壓力后發(fā)生形變的能力，因此，影響鍛造性能的最大因素就是金屬塑性。鍛造溫度的把控也是決定鍛造性能的關(guān)鍵，將鍛造溫度合理控制到可接受范圍內(nèi)，才會(huì)使得金屬具有最理想的變形抵抗力和鍛造塑性，并且還可以提高金屬的生產(chǎn)率。另外，鍛造速度也要特別注意。鍛造就是要將金屬經(jīng)過無數(shù)次的捶打才可以完成塑性，使金屬形成特定的狀態(tài)。由于不同金屬材料性質(zhì)各有不同，所以鍛造速度也存在差異，如果金屬硬度和密度較大，此時(shí)可以加快鍛造速度。自由鍛是常見的鍛造方式，是大型構(gòu)件的主要生產(chǎn)方法。

3.2影響金屬焊接性能的因素

影響金屬焊接性能的因素主要有兩種：焊接技術(shù)手法和含碳量多少。第一，由于金屬工藝性能帶有工藝性的欣賞，所以其焊接手法對(duì)金屬焊接性能有著重要影響。較為成熟的工藝可以讓焊接更為美觀，如果技術(shù)不夠成熟，容易造成焊接不牢固的情況。另外，焊接工序也是比較講究的，要想獲取理想的焊接形狀，必須采取科學(xué)合理的焊接順序，掌握焊接過程中的注意事項(xiàng)，這樣才可以最大程度的發(fā)揮出焊接性能。第二，含碳量，也就是原材料的性能。因?yàn)榻饘俨牧嫌兄煌?，所以焊接工藝也存在許多差異。通常情況下，彈性較大的金屬材料焊接過程中變形程度是最小的。通過金屬材料來判定焊接的時(shí)間和溫度，含碳量不同的金屬材料要采取不同的預(yù)熱方式。

3.3影響金屬切削加工性能的因素

影響金屬材料切削加工性能的主要因素包括導(dǎo)熱性、密度和硬度等。在加工過程中，金屬材料的脆性越高，表示其切削加工性能越好。同樣，金屬材料的硬度越低，那么其切削加工性能也就越差。這種情況下應(yīng)用切削工具頻率較少，不會(huì)產(chǎn)生較大的磨損，也可以讓金屬材料加工表面的質(zhì)量得到保障。如果金屬材料塑性較大，那么其切削加工性能很高，由于可塑性較強(qiáng)，使用工具次數(shù)較少，只會(huì)產(chǎn)生較小的磨損，保障工具可以長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用。另外，在導(dǎo)熱性能越好，其切削加工性能越好。具有良好的導(dǎo)熱性能，金屬可以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定溫度，為切削加工提供便利條件，制作出最為理想的形狀。

4.結(jié)論

總而言之，在當(dāng)代社會(huì)工業(yè)發(fā)展以及人們?nèi)粘Ｉ钪?，金屬起到了非常重要的作用。要想真正發(fā)揮出金屬材料的性能，其加工處理過程中必須要嚴(yán)格管控。不同的金屬材料應(yīng)用不同的加工方式，并且對(duì)金屬的密度、硬度、可塑性等全面分析，從而確定最為合適的制造工藝。為此，本位對(duì)金屬材料工藝性能的影響因素開展研究工作，深度分析金屬材料的多種加工方式，希望通過本文的研究，可以為同行業(yè)工作者提供科學(xué)參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王帥.含銅抗菌金屬材料的工藝及性能研究[D].2015.