金屬材料加工中材料成型與控制工程

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摘要：本文以金屬材料為例，對材料成型與控制工程中的加工技術(shù)進(jìn)行細(xì)化分析，首先，理論概述了金屬材料的選材原則，然后具體分析了鑄造成型、擠壓與鍛模塑性成型、粉末冶金以及機(jī)械加工四種加工方法，旨在為相關(guān)工作人員提供有借鑒性的參考資料，進(jìn)一步提高我國制造業(yè)的加工水平與整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料；加工工藝

0引言

對于我國制造業(yè)而言，材料成型與控制工程是其實(shí)現(xiàn)長期健康發(fā)展的根本保障，不僅如此，材料成型與控制工程也是我國機(jī)械制造業(yè)的關(guān)鍵環(huán)境，因此，相關(guān)企業(yè)必須對其給予高度重視。無論是電力機(jī)械制造，還是船只等交通工具制造，均離不開材料成型與控制工程，材料成型與控制技術(shù)的水平與質(zhì)量將會直接決定機(jī)械制造水平與質(zhì)量。因此，對材料成型與控制工程中的金屬材料加工技術(shù)進(jìn)行細(xì)化分析，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1金屬材料選材原則

在金屬復(fù)合材料成型加工過程中，將適量的增強(qiáng)物添加于金屬復(fù)合材料中，可以在很大程度上高材料的強(qiáng)度，優(yōu)化材料的耐磨性，但與此同時，也會在一定程度上擴(kuò)大材料二次加工的難度系數(shù)，正因此，不同種類的金屬復(fù)合材料，擁有不同的加工工藝以及加工方法。例如，連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料構(gòu)件等金屬復(fù)合材料便可以通過復(fù)合成型；而部分金屬復(fù)合材料卻需要經(jīng)過多重技術(shù)手段，才能成型，這些成型技術(shù)的實(shí)踐，需要相關(guān)工作人員長期不斷加以科研以及探究，才能正式投入使用，促使金屬復(fù)合材料成型加工技術(shù)水平與質(zhì)量實(shí)現(xiàn)不斷發(fā)展與完善。由于成型加工過程中，如果技術(shù)手段存在細(xì)小紕漏，或是個別細(xì)節(jié)存在問題，均會給金屬基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)造成一定的影響，導(dǎo)致其與實(shí)際需求出現(xiàn)差異，最終為實(shí)際工程預(yù)埋巨大的風(fēng)險(xiǎn)隱患，誘發(fā)難以估量的后果。所以，相關(guān)工作人員在對金屬復(fù)合材料進(jìn)行選材過程中，必須準(zhǔn)確把握金屬材料的本質(zhì)以及復(fù)合材料可塑性，只有這樣，才能保證其可以順利成型，并保證使用安全。

2金屬材料加工方法

2.1機(jī)械加工成型

當(dāng)前，金屬材料成型與控制工程中，應(yīng)用最為廣泛的金屬切割刀具便是金剛石刀具，以金剛石刀具對鋁基復(fù)合材料進(jìn)行精加工，與其他金屬基復(fù)合材料，例如，鉆、銑以及車等，均是現(xiàn)代社會中廣而易見的。鋁基復(fù)合材料的金剛石刀具加工形式可以細(xì)化為三種：其一，車削形式；其二，銑削形式；其三，鉆削形式。其中，鉆削即通過鑲片麻花鉆頭對鋁基復(fù)合材料進(jìn)行加工，常見的有B4C以及SiC顆粒鉆削，然后添加適量的外切削液，可以有效強(qiáng)化鋁基復(fù)合材料。銑削即通過1.5%-2.0%（W+C）粘結(jié)劑，8.0%-8.5%PCD的端面銑刀對鋁基復(fù)合材料進(jìn)行加工，常見的有SiC顆粒銑削增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，然后添加適量的切削液進(jìn)行冷卻。車削以硬合金刀具為主要的切割工具，例如，A1/SiC車削符合材料，并添加適量的乳化液對其進(jìn)行冷卻處理。

2.2擠壓與鍛模塑性成型

金屬材料實(shí)際成型加工過程中，相關(guān)工作人員可以通過模具表面涂層以及添加潤滑劑等技術(shù)手段，對實(shí)踐操作過程中的壓力進(jìn)行有效改善，降低加工操作過程中的摩擦阻力，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，這樣可以促使加工過程中的擠壓力縮減25%-35%左右，甚至更多。降低加工擠壓力，可以有效弱化增強(qiáng)顆粒給模具造成的損傷程度，削弱金屬材料塑性，有利于降低金屬材料的變形阻力，提高其成型的成功率。除此之外，相關(guān)工作人員還可以增加擠壓溫度，以此促使金屬基材料更具可塑性。在金屬基材料中添加適量的增強(qiáng)顆粒，可以促使金屬基材料的可塑性得到弱化，進(jìn)而變形抗力得以大幅度提升，此時提高擠壓溫度，可以加快增強(qiáng)顆粒與金屬基材料的溶合速率，優(yōu)化二者的溶合效果。普遍來說，增強(qiáng)顆粒含量會直接影響擠壓速度，由此可見，只有金屬基復(fù)合材料中的增強(qiáng)物含量較低，才能提高擠壓速度，如果金屬基復(fù)合材料中的增強(qiáng)物含量較高，相關(guān)人員必須嚴(yán)格控制擠壓速度。不過，擠壓速度超高的話，也會導(dǎo)致金屬材料成型后，便面出現(xiàn)橫向裂紋。綜上，相關(guān)人員在應(yīng)用擠壓與鍛模塑性成型加工技術(shù)時，不僅要在金屬復(fù)合材料表面進(jìn)行涂層或是潤滑劑處理，還要對擠壓溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，并結(jié)合實(shí)際，對擠壓速度進(jìn)行有效調(diào)控，只有這樣，才能保證成品質(zhì)量符合要求。

2.3鑄造成型

復(fù)合材料生產(chǎn)過程中，應(yīng)用最廣泛的加工技術(shù)便是鑄造成型技術(shù)，實(shí)際鑄造過程中，金屬基復(fù)合材料中添加增強(qiáng)顆粒后，熔體的粘度以及流動性均會顯著提升，加之增強(qiáng)顆粒與熔體在高溫下的化學(xué)反應(yīng)作用，便會改變基礎(chǔ)材料本質(zhì)，此時相關(guān)工作人員必須在熔化金屬基復(fù)合材料的過程中，對其熔化溫度以及保溫時間進(jìn)行嚴(yán)格管控。高溫時，添加的增強(qiáng)顆粒，尤其是碳化硅顆粒，極易產(chǎn)生界面反應(yīng)，例如，3SiCA1-A14C3+3Si等。進(jìn)而導(dǎo)致熔體粘度過大，難以澆筑，影響材料本質(zhì)。此時相關(guān)工作熱暖可以采取精煉方法，然后添加適量變質(zhì)劑造渣。但這種操作方法并不適用于顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

2.4粉末冶金成型

粉末冶金成型技術(shù)是最早期的制造晶須以及顆粒符合材料零部件、金數(shù)基復(fù)合材料的手段，具有非常豐厚的實(shí)踐檢驗(yàn)，不僅如此，該技術(shù)手段還適用于尺寸較小、形狀簡單但是具有較高精密性要求的零部件。粉末冶金成型技術(shù)具有組織細(xì)密、增強(qiáng)相分布均勻、增強(qiáng)相可調(diào)節(jié)以及界面反應(yīng)較少等特點(diǎn)，DWA公司現(xiàn)階段，應(yīng)經(jīng)將粉末冶金成型技術(shù)延展到多種產(chǎn)品的制造工程中，例如，SiCp增強(qiáng)鋁合金基體、管材、自行車零件、自行車支撐設(shè)備架以及自行車架等。由于粉末冶金成型技術(shù)加工的產(chǎn)品具有非常顯著的耐磨性、比模量以及比強(qiáng)度，因此，也受到了航天器材、飛機(jī)以及汽車的廣泛推崇。

3結(jié)語

金屬材料在材料成型與控制工程中，屬于加工難點(diǎn)，而且極具重要性，發(fā)展前景非常廣闊，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，其將受到更多行業(yè)領(lǐng)域的青睞以及注重，我國必須給予高度重視，通過不斷科研，促使自身的技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)突破與創(chuàng)新，這對提高我國的國際競爭力至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

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作者：張凱 單位：四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院