材料成型与控制工程中的金属材料加工分析

王有成

摘要：随着社会的发展以及科技的进步，我国的工业也迎来了新的发展机遇，各行各业对于金属材料的使用也逐渐提升，尤其是汽车白车身而言，必须要加强材料成型与控制工程中的金属材料加工分析，进而有效地提升金属产品的加工质量和效率的同时，提升汽车白车身的各项性能。

Abstract： With the development of society and the progress of science and technology， China's industry has also ushered in new opportunities for development， all walks of life for the use of metal materials are gradually improved， especially in the car white body， we must strengthen material molding and control engineering in the metal material processing analysis， and then effectively improve the quality and efficiency of metal products， while improving the performance of the white body of the car.

关键词：材料成型;控制工程;金属材料加工

Key words： material molding;control engineering;metal material processing

中图分类号：TG301                                       文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0048-02

0  引言

由于传统的加工方式所选用的加工设备较为落后，所以导致其在金属加工精度以及效率均存在一定的问题，进而严重制约了我国工业的发展，而随着材料成型与控制工程的发展，有效的弥补了传统金属加工技术的不足，不仅实现了自动化加工，而且还有效的提升了加工质量，从而更好地满足实际汽车白车身各项性能需求。

1  材料成型与控制工艺的概述

1.1 材料成型与控制工艺的概述  在对金属材料进行加工的过程中可以通过增加一些其他类物质来提升金属复合材料的耐磨性以及抗压性并且通过金属材料种类差异而科学的选择合适的加工工艺，进而最大限度的发挥金属材料的优势作用。由于材料成型与控制工艺涉及了较多的加工工艺，所以在实际应用过程中相关人员不仅要进行深入的研究，而且还要切实的掌握各金属材料的特征，进而在保证金属可塑性的同时确保加工成型。

1.2 金属材料的选材原则 在对金属材料进行加工成型的过程中需要在该过程中增加一些其他物质或者金属复合材料，进而提升材料的强度以及耐磨性。但是，对于金属复合材料的加工成型而言，其在很大程度上加大了加工难度，为此，要根据实际的制造需求来选择添加的金属材料。譬如，在对连续纤维增强金属基复合材料的加工过程中往往要通过复合成型的方式来进行机械加工;而对于仅有一部分的金属复合材料而且则仅需要依靠锻造技术才能加工成型。除此以外，在实际的简述材料加工成型过程中还必须要严格按照相关标准进行操作，那是因为，如果在材料成型与控制工程中即便存在细小的误差，均会导致金属材料加工成型出现严重的问题，继而影响到后期的设备的使用以及质量，为设备的运行带来巨大的安全隐患。为此，在材料成型加工过程中，相关人员必须要严格对金属材料进行控制，科学的按照金属材料不同性质以及可塑性等，科学的选择加工成型技术，进而促进材料成型的顺利进行提升金属材料的正常使用。

2  金属材料工艺种类

2.1 铸造工艺  所谓的铸造工艺指的主要是对金属进行加热直至其发生熔化，然后将其金属液体倒入模子或者砂型中，进而形成液态形式，之后再通过相关工艺要求进行制造成型。在此过程中，必须要根据金属材料的性能严格按照相关要求进行科学操作，进而才能保证材料成型质量。就目前而言，根据铸造材料和浇筑方式的不同主要分为砂型铸造以及特殊铸造。

2.2 焊接工艺  对于金属材料的加工工艺而言，通过焊接方式来将金属材料制造为目标产品在整个生产工艺中应用最为广泛。作为一种带来材料对焊接的适应特性的表现形式，焊接性是衡量某一种材料在焊接工艺过程中得到良好接頭的难易程度以及接头稳定性是否良好的标准。就目前而言，焊接工艺主要包括工艺以及应用焊接两种，对于金属材料的焊接性而言，其与材料自身以及焊接工艺均有一定的影响。另外，即便是处于相同的焊接工艺下，相同的材料也会表现出不同的焊接性。

2.3 切削工艺  所谓的切削工艺指的主要是通过刀具或者砂轮等工具将工件的一部分进行削除。而随着科技的进步，切削速度也得到了明显的提升，由此有效地提升了材料削切率。在对金属材料进行切削过程中，当切削达到某一特定的参数后，其切削力会下降30%左右，尤其是对于径向切削力的降低尤为明显，所以可以有效地提升了薄壁细肋件等刚性较差构件的加工效率。当元件处于高速切削过程中，由于其处于冷却的状态所以主要应用在热变形构件的加工中。

2.4 锻压工艺  对于锻压工艺而言，其应用范围不仅较为广泛而且几乎可以满足所有金属材料的加工，通过锻压配合CNC加工可以有效地满足所有构件的加工要求。对于锻压工艺而言其必须要满足金属材料的所有需求才能更好地确保构件的防冲击性，所以其在应用过程中还要充分地结合金属材料的特征来进行加工并且要严格的按照相关工艺进行操作。因为锻压产品的结构强度以及精密性较高，而在配合CNC加工有可能有效的节省加工成本，所以被广泛的应用在金属材料的加工成型。为了有效的防止产品尖角过度的问题，所以在加工过程中应当保证圆角高于R0.3。

3  材料成型与控制工程中的金属材料加工工艺

3.1 锻模塑性与挤压成型  在材料成型与控制工程中的金属材料加工中往往需要通过涂层或者润滑油等来提升模具的挤压力，并起到材料与模具间的润滑作用，进而有效地降低了工作难度。在金属材料加工过程中如果挤压过力往往会导致金属和模具间摩擦力的增大，进而导致其损耗增大，降低金属的可塑性，甚至导致其发生变形，严重影响了成型材料的应用效率。为此，通过在加工过程中适当的加入润滑油或者涂层等不仅降低了挤压力，而且还可以有效的促使摩擦力降低30%作用。而且，通过在金属材料中加入一定的增强颗粒，可以有效的提升金属材料的可塑性，进而提升金属的抗变性能，提升成型构件的加工质量。需注意的是，在实际的锻模塑性过程中，相关人员必须严格的控制挤压速率，严禁操作过快或者过慢，进而避免材料成型后出现裂纹或者密度值出现较大的误差等问题。

3.2 热处理法  所谓的热处理加工方式主要是对所加工的金属材料进行加热处理，目前热加工的方式主要包括三种，在实际应用过程中要科学的根据实际情况进行选择。第一，高功率密度激光热加工法。该加工方式主要是被应用在汽车部件的加工成型过程中。那是因为，该种热加工工艺所制作的构件不仅具有较好的耐磨性而且强度以及硬度均可以满足汽车的实际需求，有效的提升了汽车车身的防腐能力;第二，硬涂层加工技术。该技术主要是作用在金属材料的表面，所以通过该方式进行加工的产品具有较长的使用寿命，而且操作较为便捷;第三，应用化学原理的薄层渗透加工技术。此种技术应用要比前两种方式更为广泛，而且效率较高不仅降低了能量消耗、保护了环境，而且还缩短加工时效。其中，对于汽车车身的加工而言其应用作为广泛的就是热成型加工技术。由于汽车车身的特殊性，所以其在进行成型加工过程中其材料往往需要控制在一定的温度范围内，进而才能保证零部件的形态处于合理的范围内，这也是汽车零件生产的重要基础。基于此，在进行成型加工中必须要保證零件变形量较小，一旦材料的温度或者承压能力受到变化均会导致其压力的改变进而导致其温度不稳定导致变形问题，所以在进行汽车车身零件的热成型加工中必须要严格按照操作流程进行操作。

3.3 焊接成型  对于传统的成型加工技术而言其主要是利用焊接后的二次成型来提升构件的成型质量。焊接成型技术主要在高温以及高压的情况下，通过焊接材料譬如，焊条或者焊丝的作用下对各金属材料进行整合，然后进行加工成型的技术。此技术主要是被应用在航天、汽车机械制造等领域中。须注意的是，在进行焊接成型加工过程中，金属材料间有可能会发生化学反应，进而增强金属和增强物之间的接触，进而降低了焊接速率。为了有效地解决此类问题在实际焊接过程中需要通过轴对称旋转方式来进行金属或者增强物的转换，然后再把焊接接头放置到高温环境下，进而使其成为融化形态进而成型加工。譬如，在对汽车车身的成型加工而言，焊接技术是应用最为广泛的加工技术之一，尤其是随着科技的进步新型焊接技术的应用。其中对于汽车白车身焊接成型加工而言其技术主要包括以下几种：第一，车身激光焊接技术。该技术主要是在进行汽车车身的加工过程中，通过应用此技术来提升车身的质量以及外形的美观度，进而提升对于汽车车身的成型焊接质量和焊接深度等，降低车身构件的变形发生几率;第二，车身等离子焊接技术。在进行车身加工制造过程中，通过车身等离子焊接技术的应用不仅可以有效地提升了焊接强度，降低了焊接变形发生几率，而且还可以有效地提升车身的美观度，加快焊接速度，继而提升车身整体加工质量和效率。另外，对于车声成型加工技术而言，其还应用了二氧化碳保护焊技术、电阻点焊技术以及电阻钎焊等技术，有效的提升了汽车焊机质量和效率。同时对于车身的连接技术而言，还包含了铆接技术、结构胶连接技术以及螺接技术等，进而有效地提升了车身的稳定性并且线型更为美观。

3.4 粉末冶金  在材料成型与控制工程中的金属加工而言，相关人员可以通过适当的增加金属颜色或者与其质地相符的金属粉末来一起加入到零件模具中，进而确保这些金属粉末在受到高温情况下则可以有效的与模具进行融合，并且还会不会出现任何缝隙而形成一个完整高质量的模具。换而言之，粉末冶金技术其实就是一种拼接技术，且并不需要较高的技术专业操作以及其他设备的辅助就可以完成加工成型，继而最大程度的实现资源的利用。譬如，对于汽车白车身的中强度结构件而言，其中应用最为典型的曲轴带轮、曲轴正时齿轮以及水泵带轮等零件的材料主要为Fe-C-Cu材料，中高强度的结构件典型零件发动机、链轮以及变速箱传动等零件由于不仅要承载较大负荷，而且还要具有较好的耐磨性，所以其粉末冶金成为主要为Fe-C-Cu-Ni或者Fe-C-Cu-Ni-Mo等，而对于高性能粉末烧结件而言，就目前的应用情况来看其主要应用在发动机以及变速器方面，形状较为多样，且密度、强度较高，典型的零件有驱力器驱动齿轮、变速器油泵以及发动机连杆等构件，总之通过冶金粉末技术的应用有效地提升了材料成型与控制工程中对于金属材料的加工质量和效率，进而提升了汽车白车身的产品质量。

参考文献：

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