材料成型与控制工程中的金属材料加工研究

胡晓宇

摘要：在我们国家日益繁荣昌盛的过程中我国各行各业获得了不同程度的发展，机械制造行业飞速发展，对机械制造提出了更高的要求。经过不断实践探索，材料成型与控制工程逐步成为机械制造行业的重点工艺。

关键词：材料成型;控制工程;金属材料;加工

引言

在我国经济实力不断壮大的现阶段，我国材料成型与控制工程众普遍应用的材料主要包括三类，即金属材料、非金属材料以及符合材料。材料必须经过加工、制作成成品，才能发挥其功效，在加工材料的过程中有必要掌握材料成型、控制工程等方面知识。

1 概述

1.1有色金属材料加工特性

近年来，在科学技术快速发展的背景下，逐渐研发出很多有色合金，这些合金与纯金属相比，硬度更高，物理性能更加良好，可以在实际应用当中发挥出更大的作用，因而对成型加工提出更高的要求，具体分别表现在锻造、锻压与焊接三个方面。通过对相关资料进行查询可以发现，有色金属材料的熔点非常高，抑制了材料内部的流动与收缩性，这一现象的存在，赋予有色金属材料加工独特的特定。通过锻压，能够进一步增强材料的塑性，有利于材料的成型;通过锻造，将材料打造成特定的形态;通过焊接，将多个模块有效连接到一起，形成一个构件整体，从而可以应用在具体工程内。在焊接时，应对焊缝进行控制，避免出现气孔，提高焊接的质量，使其在实际当中发挥出最大的作用。

1.2材料成型与控制工程的含义

材料成型及控制工程这一学科是对塑性成型及热加工方法进行研究，分析各種类型材料微观结构、宏观性能以及表面形态进行转换，可以有效解决产品成型过程中存在的问题，是制造业中一个十分重要的学科，也能够为工业发展奠定坚实的基础，因此这一学科应当得到充分的重视，材料成型及控制工程在机械制造等领域中得到的应用十分广泛，会直接对设备生产制造效率及产品质量造成一定影响。针对材料成型与控制工程中的金属材料加工工艺进行分析，才可以推动我国制造业走上一条稳定发展道路上，最终也就可以在我国构建可持续发展型社会的过程中，起到一定促进作用。

2材料成型与控制工程中加工金属材料的具体方式

2.1机械加工成型方法概述

机械加工成型作为金属材料加工过程中使用最为频繁的一种方式，这种方法的优势在于加工简便，设备资源较为丰富，加工金属材料的范围涉及到多个种类，加工精度高，能够加工几乎所有的金属材料。机械加工设备由普通机床逐步升级到数控机床，早期车、铣、刨、磨加工工序是单一的、独立的，现如今已经形成具备综合加工能力的加工中心，提高了加工效率和加工精准性。机械加工金属材料需要结合产品的材料性质、形状特点，分析选择对应的加工工艺，确定工艺路线，选择钻、车、铣等加工方法以及相应的加工刀具。通常在对硬度较低的金属材料进行机械加工时，钻、铣等加工方式需要应用高速某材料刀具，车削加工应用硬质合金类刀具，此类刀具表面适合涂层使用;在机械加工高硬度金属材料时，适合选择金刚石、立方氮化硼、陶瓷等材料制作的刀具，加工时使用切削液，能够降低加工金属材料表面和刀具的摩擦力，并将加工时产生的热量带走，确保材料加工质量达标。在机械加工特殊金属材料时，适合选择线切割、雕刻、电火花等加工方式，对于表面质量有较高要求的，应采取磨削加工方式，并根据具体情况实施抛光处理。

2.2 挤压和锻模塑性成型技术

金属材料加工相关的工作人员一般都了解，在材料加工过程中，为确保加工工作能够顺利进行，多数工作人员都会借助图层或者润滑油剂帮助加工工作。其中的图层和润滑油剂可以对模具产生的挤压力，使得金属材料和模具之间具有一定的润滑度。减少挤压力对减低金属和模具摩擦而产生的损耗，也可减弱金属材料可塑性，使得加工过程中降低材料受阻而产生的变形，使得产品成型质量得到保证。经过不实践研究，将图层或者润滑油剂使用到材料加工过程中，可以有效降低材料成型过程中的挤压力，数值大概会缩小 25% ～ 35%。除此之外，还可以将增强颗粒加入材料加工过程，通过此种方法可以降低金属材的可塑性，使金属抗变性能得到提高，进而保障质量。由此可见，在锻模塑性过程中，相关的工作人员要严格控制好材料挤压速度，不要过快或过慢操作，过快会导致材料在成型后出现裂痕等情况，过慢则会使得成型后的材料密度值出现偏差，与实际材料需求不符，带来严重后果。

2.3模锻塑型技术

采用传统锻造技术，由于很多有色合金形变会产生较高的抵抗力，受到这些抵抗力的影响，导致材料难以塑型，无法达到设计中规格的要求，不能应用到实际当中。针对这一问题，相关人员在传统锻造技术的基础上，研发出模锻塑型技术，用来加工有色合金。在该技术当中，由很多流程构成，如模锻、挤压等，通过各个流程之间的配合，共同对材料加成型加工。对材料挤压时，有效对制造环境进行控制，确保其处于合理的、相对稳定的温度下，即可赋予材料较强的可塑性。通过该技术对有色金属材料进行加工时，能够生产出塑型较高的零件，且在组织结构上，具有更严密的特点。

2.4粉末冶金成型的核心原理

粉末冶金成型技术的实践应用时间相对较长，最早源自于制造晶须及颗粒，因其诸多优势，被逐步拓展应用到材料零部件与金数基复合材料加工成型中。粉末冶金成型技术具有丰富的实践经验，适用于尺寸小、外观形状简单且精密度要求高的零部件加工工艺。粉末冶金成型技术具有增强相分布均匀、增强相可调节以及界面反应较少等优势特征。以 DWA公司为例，其将粉末冶金成型技术拓展应用到各类产品加工制造工程中，如管材、自行车零配件、自行车骨架等，取得了理想的效果。由于粉末冶金成型技术加工的产品具有耐磨损性强、抗压强度等级高等特征，备受航空航天、船舶制造与汽车制造等行业的推崇。

2.5粉末冶金成型技术分析

粉末冶金工艺流程为：配料→混料→成型→脱脂→烧结→后处理。汽车、机械设备用的齿轮，很多是采用压制成型的工艺加工，其生产效率高，材料成本低，由于产量非常大，所以生产具有规模效应。轻武器零件如扳机，形状复杂，对产品尺寸精度和机械性能要求高;医疗器械产品如止血钳，对机械性能及表面质量要求高;电子产品零件如手机按键，对尺寸精度及表面质量要求高，以上产品适合采用注射成型工艺加工，其烧结后制品组织致密，无成分偏析，尺寸精度、机械性能好，表面质量高，密度可达7.6 g/cm 3 ～7.8g/cm 3，后期可以配以整形、热处理及表面处理甚至机械加工工艺来完成产品的加工。目前，粉末冶金成型技术在实际应用中，产品具有生产成本低、效率高、性能好等优点，应用领域不断拓宽。随着混料、成型、脱脂、烧结设备智能化技术的发展，粉末冶金成型的控制水平不断升高，在电子、汽车、医疗、轻武器、航空航天领域中的精密、复杂、小金属零件制造中发挥了重要作用。

结语

综上所述，金属材料的加工是材料成型与控制过程中的重要内容。由于现代工业发展速度不断加快，在制造业的推动下，金属材料的各个领域中的应用价值不断提升。但在实际生产中，需要根据材料本身的特点，并结合使用一定的工艺，在加工过程中通过提高质量控制水平，为整个应用领域提供更为优质的金属材料零部件。

参考文献：

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[2] 王峥.材料成型与控制工程模具制造的工艺技术研究[J].建材与装饰，2018（06）：227.

[3] 林焕新.材料成型与控制工程中的金属材料加工探讨[J].科技经济导刊，2017（16）：105.

（作者单位：辽宁沈鹏电力科技有限公司）