材料成型与控制工程中的金属材料加工探讨

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摘要：在制造业中，材料成型以及控制工程技术对于制造业发展情况具有关键性影响，同时也是影响其发展前景的关键因素。因此，制造业应该对该工程技术予以重视，科学选择加工工艺。对此，本文阐述了金属材料成型与控制工程概述，介绍了金属材料采用原则，提出了金属材料的加工工艺。

关键词：材料成型;控制;材料加工

前言：在工业化进程持续发展过程中，在金属材料方面的需求持续增加，对于材料的性能要求也持续提升，材料成型与控制工程对于工业机械生产水平以及材料利用率等方面具有直接关联，在制造业中具有重要地位。成型以及控制技术的进步需要通过长时间探索研究，还需要对材料结构与适用环境进行明确。所以，需要对材料成型以及加工工艺予以足够重视，对材料应用特点与成型方法予以明确，将材料性能优势充分发挥出来，以充分促进工业生产。

1金属材料成型与控制工程概述

在科技快速发展过程中，我国工业化建设活动中开始广泛应用相关新技术与新工艺，进一步促进材料加工业以及制造业发展水平，在材料成型以及加工等方面的要求进一步提高。材料成型以及控制工艺对于材料应用价值有着直接影响，所以，需要对成型与控制工艺、方法与理论体系等加以重视，根据金属材料具体性能特点，科学选择加工工艺，以充分保证加工水平。成型以及控制工程一般是借助對不同材料表面形态、微观结构与宏观结构等方面进行全面的分析，深入研究塑性成型与热加工方法。在建筑行业、设备加工以及机械制造等行业中，该技术的应用较为广泛，与产品制造与设备制造等方面的效率有着直接关联，会对制造业经济效益产生一定影响。一般，设计产品时，应该根据成型以及控制工程加工工艺与相关理论，对材料加工目的、使用特点等进行明确，科学开展材料加工作业。在工业生产活动中，金属材料应用较为广泛，该技术主要是结合金属材料展开分析，对材料成型以及制造核心技术持续研究，在金属材料中引进前沿技术手段，充分促进制造行业升级以及革新，充分提升工业生产水平^[1]。

进行材料加工活动时，会涉及焊接、铸造、锻造、挤压、冲压等工艺技术，在技术水平方面具有较高要求，任何环节出现失误，均会影响产品质量，破坏其使用性能。因此，进行加工前，应该充分分析以及测试材料化学性质与物理性质，保证材料符合加工成型规范，以此为基础根据材料运行环境，科学生产复合材料。

2金属材料采用原则

2.1实用性

在挑选金属材料过程中，应该积极遵循实用性原则，可以充分提高产品实现规定功能，强化金属材料实用性以及可塑造性。首先，应该对产品的功能要求进行全面分析，结合相关零件产品与使用要求等因素合理挑选金属材料。其次，对于产品结构来讲，各个金属材料在结构方面存在一定差异，开展成型加工活动时，需要选择相应工艺，水中呈现的性质也有所不同。所以，需要对金属材料结构进行科学选择。再次，应该对材料安全性进行充分考虑，对材料加工与使用等方面的风险隐患进行预测，科学制定预防策略。最后，对工作环境加以注意，在运行环境中，一些外部因素会影响金属材料，比如振动、冲击、腐蚀性与温度湿度等，所以应该提供健康的运行环境，进而将材料性能有效发挥出来，同时提高材料质量^[2]。

2.2环境性

首先，尽量采用无镀层、涂层原材料当前，一些金属材料基于防腐、美观等方面要求，会对金属材料进行镀层与涂层设置。然而涂层工艺中存在有毒物质，会严重影响环境，材料废气之后无法进行有效回收率用，同时严重污染环境问题。其次，控制材料种类。设计人员挑选材料过程中，尽量控制材料种类，通过此种方式能够促进零件生产管理以及分类管理效果，促使零件结构得到有效简化，同时也可以保证材料回收质量。

3金属材料的加工工艺

3.1粉末冶金

对于材料成型金属加工来讲，操作人员可以借助添加适当金属颜色，或是将相应质地的金属粉末向零件模具中添加，可以保证相关技术粉末基于高温条件，与模具之间展开充分融合，同时不会发生缝隙缺陷问题，充分提高模具完整性。该技术属于拼接技术，同时对于专业操作并无较高要求，能够充分提高资源利用效率。比如，比如在汽车车身强度构件中，涵盖水泵带轮、曲轴轮带以及其他典型零件材料主要选择Cu-C-Fe材料，变速箱传动、链轮、发动机等中高强度结构件，因为需要承载的负荷较大，同时在耐磨性等方面具有较高要求，因此相应粉末冶金一般以Mo-Ni-Cu-C-Fe或是Ni-Cu-C-Fe等材料为主。在高性能粉末构件方面，以现阶段实际情况来讲，在变速器与发动机方面具有广泛应用。总而言之，借助粉末冶金工艺，可以充分强化金属材料加工效率以及加工质量，有效保证汽车质量。

3.2断模塑性以及挤压成型

对于金属材料的加工活动来讲，一般需要借助润滑油与涂层等方式，促使模具及压力得到有效强化，同时可以促进模具和材料之间的润滑，进而充分减小加工难度。开展加工活动时，若是挤压力较大，则会造成模具与金属材料摩擦力增加，严重影响损耗，同时使得金属可塑性受到影响，还会造成变形问题，对成型材料应用率产生影响。所以，开展及加工活动时，科学加入润滑油等可以充分减小挤压力，同时还能够减少30%左右的摩擦力。同时，将增强颗粒加入到金属材料中，能够充分强化金属材料可塑性，保证成型构件质量。另外，进行锻模塑性活动时，操作人员应该对挤压速率进行严格控制，避免操作过慢或是过快问题，以充分防止材料成型之后发生密度值较大或是裂痕问题。

3.3热处理法

对于热处理工艺，主要涵盖三种类型。首先，高功率密度激光热加工技术。该加工工艺在汽车部件成型加工活动中具有广泛应用。主要是由于采用该工艺开展构件加工活动，可以充分提高构件硬度、强度与耐磨性，保证汽车加工运行需求得到充分满足，并提高车身防腐水平。其次，硬涂层工艺。该工艺一般是作用于材料表面，因此借助该工艺开展产品加工活动，可以充分延长产品使用期限，同时操作便捷。再次，薄层渗透工艺。相比于前两种工艺，该工艺的应用更加广泛，具有良好加工效率，充分减少能量消耗问题，促进生产加工活动中的环保效果。在汽车车身加工生产活动中，热成型加工工艺应用最为广泛，因为汽车车身具有一定特殊性，因此开展成型加工活动时，需要对材料温度进行有效控制，因此，以充分提高零部件形态合理性，企业是保证汽车零件稳定生产的关键保障。对此，开展加工活动室，应该尽量控制零件变形量，若是材料承压能力与材料温度受到影响，则相应压力就会出现变化，进而造成变形问题，因此，开展热成型加工活动时，应该积极根据操作流程展开操作^[3]。

3.4轧制成型

该工艺主要是借助旋转轧辊之间的各种形状间隙促使金属胚料成型，因为基于轧辊压缩，所以可以减小材料截面，增加材料长度，在钢材生产中该成型工艺较为常用，一般用于管材、板材、型材生产加工。以材料属性角度分析，涵盖冷轧与热轧两种工艺形式。

①冷轧。原料采用热轧钢卷，通过酸性溶液将氧化皮层去除之后开展冷连轧作业，制作轧硬卷成品，因为连续冷轧处理，出现冷作硬化现象，促使扎硬卷韧塑指标减小、硬度与强度增加，所以，冲压性能会受到一定影响。在简单并行工件中具有良好适用性。在热镀锌加工中，轧硬卷是重要原料。轧硬卷通常在20t—40t范围内，基于常温条件，钢卷针对热轧酸洗卷展开连续轧制处理，内径在610mm左右。因为没有进行退火处理，所以其HRB在90以上，硬度较高，缺乏良好的机械性能，一般用于90°以内的折弯加工作业。一般而言，冷轧工艺是基于热轧卷板基础开展加工轧制作业，加工过程为：第一，热轧;第二，酸洗;第三，皂化;第四，冷轧。

②热轧。其主要优点就是可以对钢锭铸造组织进行破坏，对钢材晶粒进行细化，同时将显微组织缺陷消除掉，进而提高组织密实度，优化钢材力学性能。此种优化体现于沿轧制方向方面，促使钢材不再为不同向的同性体。开展浇筑作业时，可以在压力与高温作用下将疏松与气泡等现象充分焊合掉。

其主要缺陷如下：第一，进行热轧处理后，钢材中氧化物与硫化物等非金属物质会成为薄片，发生分层问题。导致钢材厚度方向的受拉性能受到影响，同时在焊缝收缩过程中可能发生层间断裂问题。第二，残余应力。钢构件基于外力影响下，其性能会受到一定影响，比如抗疲劳与稳定性等方面。第三，热轧钢材产品在边宽与厚度方面无法进行有效控制。在热胀冷缩原理下，即便初期热轧制品在厚度与长度等方面满足标准要求，然而在冷却之后还是会发生负差问题，主要体现在厚度更厚、边宽更宽。因此在大号钢材方面，对于其角度、长度、厚度与边宽等指标无法进行精准要求。

参考文献：

[1]窦君，印子林，赵星昊.材料成型与控制工程中的金属材料加工研究[J].世界有色金屬，2019（21）：240-240+242.

[2]屈升.金属材料成型及控制工程的设计制造和加工方向[J].世界有色金属，2019（01）：276-276+280.

[3]单松松，熊家乐，陶学禄.材料成型与控制工程中金属材料加工探讨[J].信息记录材料，2020，21（12）：30-31.