材料成型与控制工程中的金属材料加工方法思考

刘金辉

（陕西师范大学，陕西 西安 710119）

0 引言

材料成型与控制工程在我国制造业发展中有着举足轻重的地位，特别是在金属材料加工过程中，材料成型与控制工程的出现，极大提高了金属材料加工技术水平，最终产品质量及使用性能也得到有力保障。然而从实际来看，材料成型与控制工程金属材料加工过程中，还存在金属材料选择不当、加工工艺掌握不足、实际作业不够规范等问题，非常不利于金属材料加工水平与质量提升，需要加强材料成型与控制工程中的金属材料加工方法研究与分析工作，以更好把握金属材料加工工艺与实际应用要点，并推动制造业朝着更好的方向发展[1]。

1 材料成型与控制工程概述

材料成型与控制工程在制造业领域有很强的实用性，通过其可以实现对各种材料结构的有效把握，并根据材料实际特性选择合适的加工方法，最终实现对产品的严格监督和保证最终加工质量。操作中对材料成型与控制工程进行运用，需要对材料进行表面到内部的详细分析，然后将所得的研究分析结果运用到产品加工效率提升、保证产品加工质量等中，促使制造业获得更进一步发展。

2 金属材料科学合理选择

金属材料在现代工业领域应用十分普遍，对其进行分类主要有有色金属、黑色金属和特种金属，其中有色金属是除了铁、锰和铬之外的一切金属，黑色金属主要是钢铁材料。实际运用时要遵循使用性原则进行合理的选择，确保选择金属材料可以保证产品完成后规定的功能，同时预测材料在加工成型过程中可能出现的安全问题，并提前做好相应防护工作，有效保障金属材料的加工质量。另外尽可能地选择不添加任何涂层镀层的原材料，以防止对环境造成污染，并且这一材料使用以后也难以进行回收利用。

3 材料成型与控制工程中的金属材料加工方法

3.1 机械加工

制造企业在对金属材料进行加工锻造时，大多数都会采用机械加工成型的方法，其应用优势体现为操作流程简单、设备资源完善等，并且随着机械加工技术不断的发展，在金属材料加工中应用也已经从单一的车间转变为精细化的加工工艺，使实际作业效率和工艺精准性得到进一步提高。而在材料成型与控制工程中，金属材料加工应用最为广泛的金属切割刀具是金刚石刀具，涉及到的加工形式主要有车削、铣削和钻削三种，其中对车削加工形式运用就是利用硬合金刀具对材料进行切割，并在实际加工过程加入一些乳化液进行冷却；铣削加工形式应用则需要在黏合剂的基础上进行加工；钻削加工形式运用主要是通过镶片麻花钻头对金属材料进行加工，操作中还要加入一些外切削液，以对材料起到强化的作用。

3.2 挤压锻模

金属材料在加工成型过程出现模具直接接触到材料，极容易引起材料表面伤痕，最终对材料外观和加工质量带来极大的影响。要防止这类问题出现，可以在金属材料成型与控制工程中，对挤压锻模成型工艺进行有效运用，操作中主要是利用模具对零件涂抹润滑剂及涂层，以防止加工过程中出现较大阻力的情况。随着加工摩擦力不断减少，实际作业效率也能得到明显的提高，执行时要根据实际生产情况及实质需要，对合理的挤压方式进行选择，涉及到的方案有正挤、反挤、复合挤等类型。针对不同金属制造工艺选择合适挤压方案执行，有助于大大减少模具与材料之间的摩擦力。另外在成型加工过程中还要注意考虑增强材料自身效果，比如加入合适添加剂，实现对挤压速度和成型质量的有效控制[2]。

3.3 铸造成型

铸造成型工艺在金属复合材料加工中应用较多，实际操作一般会在金属材料中加入一定的增强颗粒，在保证金属材料原有特点不变的同时，促使金属材料的黏度、流动性等得到增大，进而使增强颗粒与熔体在高温条件下充分发生化学反应，最终取得改变金属材料本身特征的效果。执行时要注意对熔化的温度、时间等进行严格的把控，若在高温状态下添加增强颗粒，虽然很容易就使颗粒与材料产生界面反应，但是出现熔体黏度过大问题的机率也会升高，最终影响到金属材料成型浇注的质量。这时候就可以依托材料成型与控制工程，对精炼的方法进行运用，通过在金属材料中增添适当变质剂，促使金属材料更加契合浇注的要求。由于这种加工方式不适合运用到每一种金属材料当中，因此在选择使用时要慎重，最好根据材料具体情况及加工要求进行选择。

3.4 粉末冶金

粉末冶金在金属材料加工中应用，具有适用范围广、实用效果好的特点，实际操作中更多是将粉末冶金工艺运用到规格比较小和形状较为复杂的精密型金属材料零配件加工当中，执行时会通过含量调整的方式实现对金属材料局部的有效调整。若金属材料出现颗粒含量超过半数以上的情况，就可以借助该项工艺实现对制造精密度的有效控制。再加上粉末冶金成型界面反应比较小，在很大程度上可以提升金属材料的加工作业效率，加工成型的金属制品耐磨性和强度也较大。

3.5 热加工

采用热处理的方法对金属材料进行加工，涉及到的工艺方式有很多，比如高功率密度激光热加工法。实际操作在汽车各种金属材料零部件加工中应用较多，由于这种工艺方法在耐磨和硬度方面有很好的性质，因此能够满足实际金属材料加工要求。针对硬涂层加工方法，实际应用更多体现在金属材料的表层，可以起到增强加工产品的实际使用年限的作用，并且操作使用流程较为简单。对于薄层渗透加工方法，在金属材料加工中使用会对化学原理加以利用，通过准确把握金属材料的特性以后，在实际加工中就可以通过加强对温度的有效控制，保障金属材料加工的精度。

3.6 拉拔成型

采用拉拔成型工艺开展金属材料加工作业，一般会在模具中放置胚料，然后对其进行拉拔处理，使金属材料可以通过模孔改变自身形状，最终得到与模孔形状和尺寸相同的产品。实际作业中根据制品截面形状，又可以将该项工艺分为实心材拉拔和空心材拉拔两种类型。前者包括型材、线材拉拔，后者包括管材、异型材拉拔。实践中可以根据金属材料类型及加工要求进行合理的工艺选择，并在拉拔成型过程中注意对变形进行控制，使金属材料加工制成的产品尺寸精度和表面光洁度也能满足质量标准要求。另外还可以依托拉拔生产工具设备，实现对金属材料的连续性加工[2-3]。

4 材料成型与控制工程发展趋势分析

随着现代制造业不断地发展，材料成型与控制工程在该领域也得到深层次的应用，并依托其完成对金属材料各种结构形态的研究与了解以后，根据金属材料实际特性及加工需求，选择最为合适的加工工艺技术进行操作，在提高金属材料加工作业效率的基础上，实际产品加工质量得到极大保障。而现代科学技术的飞速发展，材料成型与控制工程朝着自动化、数字化等方向迈进，其在金属材料加工中应用的优势作用充分体现出来，并为金属材料加工产品质量和生产制造效率的提升奠定良好的基础。对金属材料成型与控制工程的发展趋势进行展望。

1）高效节能。在工业化快速发展的今天，社会对金属材料的需求量日渐增大，并对金属材料加工质量提出更高的要求。从开展金属材料加工活动，依托材料成型与控制工程就需要从高效节能的角度入手，实现对加工活动流程、时间等的科学规划与组织设计，在减少加工过程对各种能源资源损耗的同时，保证金属材料加工的质量与使用功能[3]。

2）绿色环保。随着人们环保意识不断增强，对金属材料加工的要求发生极大地改变，特别是在加工工艺选择上，要彻底摒弃传统高污染和恶劣加工环境的工作方式，并从绿色环保入手选择绿色能源及工艺，进而达到降低金属材料加工过程污染问题的目的。执行时依托材料成型与控制工程，就可以在准确把握金属材料结构以后，围绕材料加工实质要求，对生产成型过程能源使用、工艺操作流程等进行合理选择和细致分解，最后通过优化工艺环节、优先选择清洁能源等，实现对金属材料加工造成污染的有效控制。

3）数字化发展。在步入信息化时代以后，各种先进技术手段在材料成型与控制工程中也得到一定的应用，特别是将现代大数据、互联网等技术融入到金属材料成型与控制工程中以后，可以实现对完善数字化数据、设计、制造等体系的有效构建。并依托这些数据体系实现对金属材料加工过程的有效监控与分析，甚至还能依托智能化技术实现对金属材料加工误差的有效控制，并提高金属材料加工效率和保证产品质量。

4）自动化发展。自动化是金属材料成型与控制工程发展的必经之路，特别是在现代工业水平不断提升背景下，制造行业对金属材料生产规模、质量等提出更高的要求，这时依托现代先进技术，可以减少因为人为操作出现的失误与差错，并切实解决生产效率低的问题，最终金属材料加工规模、效率、质量等也均能够得到提升。

5 结语

本文是对材料成型与控制工程中金属材料加工方法的探讨，随着现代工业不断发展，材料成型与控制工程在金属材料加工中应用也愈发广泛，实际操作可以通过其有效掌握金属材料的结构特性，并根据金属材料加工实质要求选择合适的工艺进行使用。这些工艺包括机械加工、挤压锻模、拉拔成型等，同时将现代发展的数字化技术融入到其中，可以增强材料成型与控制工程运用的实用性，并促使金属材料加工效率与质量得到提升。