材料成型与控制工程中的金属材料加工研究

材料成型与控制工程中的金属材料加工研究

张现杰 徐胜磊 吴越

潍柴动力股份有限公司 山东潍坊 261000

摘要：现如今，随着时代的进步，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。为了促使机械行业稳定、可持续发展，文章对材料成型与控制工程的含义、金属材料选择标准以及金属材料加工的常用方法进行了探究。

关键词：材料成型；控制工程；金属材料加工

引言

随着我国工业化进程的不断加快，对金属材料的需求量不断加大，对其性能的要求也不断提高，材料成型与控制工程直接关系着工业机械制造水平和材料利用率的高低，是制造业的重点内容之一。材料成型与控制技术进步需要经过长期的研究和探索，需要明确材料结构以及适合应用的环境。因此，在工业发展过程中必须要重视材料成型与加工工艺，明确金属材料的成型方法和应用特点，真正发挥金属材料的性能优势，使得加工控制技术能够满足工业生产需求。

1材料成型与控制工程概念

材料成型与控制工程是一个实用性学科，该学科剖析各种类型材料的宏观结构、微观结构、表面形态转换，深入研究材料热加工方法和塑性成形方法。材料成型与控制技术一般应用在机械制造行业、建筑行业以及设备加工行业，技术水平直接决定了这些行业产品制造质量、产品制造效率，关系到制造行业的利润，对于我国工业发展起到关键性基础作用。一般来说，产品设计必须应用材料成型与控制工程理论内涵以及具体的加工工艺，确定材料的性质、特点以及加工成品的功能，合理规划设计材料加工。金属材料是目前工业生产中较为常见的材料，材料成型与控制工程以分析金属材料性质、特点为主，充分考虑到材料成型与控制工程理论内容以及金属材料加工方法，探究材料成型与制造的关键技术，并利用领先的加工技术，实现制造技术的革新，确立我国工业制造的领先优势。加工金属材料时，需要应用到多种工艺技术，例如冲压、挤压、锻造、铸造以及焊接等工艺，这些工艺对技术水平提出了较高要求，每个技术环节出现差错都极易导致成型产品出现瑕疵，成型产品质量难以达标，其使用性能不能达到相关要求。因此，使用、加工金属材料之前，应仔细分析材料的物理性质、化学构成，并对材料进行测试，使其达到加工成型相关要求，结合此种材料的工作环境特点准备复合材料。

2材料成型与控制工程中金属材料的加工方法

2.1机械加工成型分析

机械加工成型是金属材料加工常用的方式，特点是加工方便，设备资源丰富，加工范围广、精度高，理论上可以适用于任何金属材料的加工。机械加工设备从早期的普通机床发展到如今的数控机床，从单一的车、铣、刨、磨到拥有综合加工能力的加工中心，加工精度和效率都得到了很大提升。对金属材料进行机械加工，首先根据产品的材料特性和形状特性对加工工艺进行分析，制定工艺路线，安排钻、铣、车等加工方式，然后选择合适的加工刀具。一般硬度较低的金属材料的钻、铣加工选择高速钢材料的刀具，车削加工选择硬质合金类刀具，刀具表面可以涂层;硬度较高的金属材料加工，采用金刚石、陶瓷及立方氮化硼等材料的刀具，加工过程中可以加入切削液，用以减少加工表面与刀具的摩擦并带走加工过程中产生的热，保证材料最终加工的质量。形状特殊的产品加工，可以采用线切割、电火花、雕刻等手段加工，表面质量要求高的，通常需要进行磨削加工，必要时要进行抛光处理。

2.2挤压和锻模塑性成型

因为在金属材料加工成型工程当中，假如模具直接和金属材料相互接触，那么就会在加工过程中对金属材料表面光滑性造成影响，从而也就难以对金属材料的质量及外观美观性做出保证。所以在实际加工的过程当中，可以降低摩擦来规避这一问题的发生。在模具表面添加涂层或者润滑剂，能够让模具和金属之间的摩擦问题得到有效的控制，依据相关调查工作得到的结果可以了解到，当在模具上添加涂层或者润滑剂之后，在实际加工的过程中，金属材料和模具之间的摩擦可以减少30%以上，从而也就可以对产品质量及外观美观性作出保证。除去上文中所说的这一项措施之外，还可以将增强颗粒添加到金属材料当中，不但可以让金属材料本身可塑性降低，还能够让结合之后的材料抗变形性得到一定程度的提升。此时工作人员可以使用增加挤压速度这一方法来提升生产过程中的挤压温度，促使增强颗粒能够在短时间之内和金属材料融合起来，提升融合速度的同时还可以提升融合效果，对金属复合材料的成型做出保证。在加工过程中还应当考虑到的问题是增强材料本身的效果以及复合材料中各种材料的占比，通过颗粒物的比例决定使用哪一种方法促进金属复合材料的成型。假如在金属材料当中添加的增强材料比较少，那么就可以通过提升挤压速度来促进融合;如果增强颗粒物的占比较高，那么就应当控制挤压速度，保证成型及锻压工作的顺利开展。

2.3粉末冶金成型

粉末冶金成型技术使用最为早，因此这项技术在实际经验比较丰富，该技术使用在成型制造主要是对金属基复合材料使用，还可以对颗粒复合材料零部件和制造晶须中使用。同时粉末冶金技术在后期也使用在一些尺寸较小，造型比较简单，或者是一些高精密要求的零部件生产加工中。使用粉末冶金技术加工零部件，有着很多方面的优点：（1）成型的组织细密；（2）产品加工成型以后增强相分布均衡；（3）成型以后增加相可调节；（4）界面的反应减少。随着不断对该技术的研究，现在可以把粉末冶金技术使用到更多成型加工中。比如自行车架加工，管材加工、自行车零部件加工等。使用粉末冶金技术加工的产品有着较强的耐磨性。在加工时使用该技术在汽车的产品生产，飞机零部件生产和航天器材零部件生产。

2.4铸造成型

铸造成型技术也是监护材料成型中的一种常用方式。在实际加工中，金属基复合材料在增强物质的影响下，金属熔体的粘度和流动性也会发生改变，同时在一定的温度环境中，相关物质之间会发生一定的化学反应。因此加工人员需要控制温度以及保温时间，避免由于化学反应导致金属材料的功能受到影响。导致熔体的粘度较高，浇筑出现严重困难，最终影响金属材料的本质。因此材料成型的加工技术人员可以使用精炼的方式，通过使用一定量的变质剂造渣处理，但这种方式本身具有一定的局限性，不适用于颗粒增强铝基复合材料的加工。

结语

我国属于制造业大国，在现代社会工业化不断发展下，对金属复合材料需求量也在不断增加，越来越的行业应用金属复合材料，其发展前景良好。在进行材料成型与控制工程中的金属材料加工时，应当从材料本身特点出发，对其金属特性和对其加工技术的难易程度进行充分考虑，要对金属材料加工技术进行深层次的研究，从而实现提高金属材料加工效率，保证产品质量基础上再次提升，为我国制造业发展打下坚实基础。

参考文献

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