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

彭慕祥

福州大学至诚学院 福建省福州市 350001

摘要：随着城市建设的不断发展，越来越多的金属材料被应用到了社会生产之中，在社会各个行业的建造、发展过程之中发挥着非常重要且积极的作用，所以金属材料的加工受到了社会越来越广泛的关注和重视。在开展金属材料加工的整一个过程之中，不单单要全面地了解、掌握所选用的原材料以及加工工艺，化必须要确保加工行业在进行金属材料成型和加工的整一个流程中都与实际的状况、所选用的原材料的性能等相符合，并且借助一些科学、有效的方法以及加工成型工艺在加强金属材料成型的整体质量水平，进而推动社会的各个方面的发展。故而，本文拟打算首先阐述金属材料的选材原则，再进一步地研究材料成型与控制工程中的金属材料加工，以期望能够有所裨益。

关键词：材料成型；控制工程；金属材料；加工；研究

引言

现阶段，很大一部分的行业在生产、发展的过程之中需要应用大量的金属材料，例如船舶制造行业、建筑建造行业等等，且对于规模比较大的行业来说，所需要的金属材料的性能、数量、质量等都有着比较高的要求，这在很大程度上可以促使社会制造业的发展和完善。与此同时，在加工金属材料的整一个过程之中，必须要严格落实对每一个生产环节的监督工作和优化改进工作，以保证可以保障金属零件的质量与属性，并推动社会其它行业的发展与进步，有利于提高国家的综合国力和综合竞争力。因此，为了保障金属材料的整体质量水平，必须要对材料成型与控制工程中的金属材料加工的原材料选择、加工、成型等环节全面而详细地掌控。

1. 材料成型与控制工程的概述

材料成型与控制工程这一学科主要是用来研究材料的塑性成型以及热加工方法，分析不同类别的材料的微观结构、宏观性能、表面形态等在不同的环境下的变化情况，能够有效地解决其中的金属材料加工工程中所出现的问题，具有非常积极的现实意义和社会应用价值。

在材料成型与控制工程中的加工金属复合材料成型的整一个过程之中，常常会加入部分合适的增强物质，以达到提高金属材料的抗磨性以及抗压能力的目标。与此同时，还会根据金属复合材料所划分的类别的差异性来挑选相应的合适的加工办法以及工艺，确保可以全方位地掌握金属原材料的各项性能等情况。这些往往都需要借助很多生产工艺才能够保证金属材料的制造成型，与此同时，也需要相应的专业人员不断地开展相关的调查、研究工作，以创造出更加适当、更优的成型工艺以及相关的技术。除此之外，只有充分地掌握、知晓金属材料自身的各项特性，才能够确保金属材料的可塑性和成型的成功率。

2. 材料成型与控制工程中的金属材料加工特性

近些年来，伴随着科学技术的快速发展，很多新型的金属复合材料在材料成型与控制工程被发明、创造出来，其和纯金属相比较，具有更强的硬度、更加优良的物理性能等，在实际的生产、建造等过程之中能够展现更高的社会应用价值和积极作用，所以对于金属材料的成型加工也有着更加严格的要求。除此之外，有色金属材料具备相对而言极其高的熔点，阻止了金属材料内部的流动性以及收缩性。而通过锻压这一方法的应用，能够在很大程度上提高金属材料的可塑性，能够推动金属材料的成型工作的顺利开展和落实；通过锻造这一方法的应用，能够促使金属材料呈现所需要的各种外在形态；通过焊接这一方法的应用，可以高效、准确地连接众多不同的模块，从而创造整体性较强的构件，能够在实际的应用之中得到更大的应用与发展空间。与此同时，在开展焊接这一工作的时候，必须要控制焊接的缝隙，避免一些降低焊接整体质量水平的气孔的出现，以确保金属材料的加工成型的整体质量水平。

3. 金属材料的选材原则

因为不同的金属材料具有不一样的性能，其强度、硬度、延展性、耐热性等都会有所差异且收到一定限制，故而一般情况下，都会在金属材料加工的时候添加近一些合理的其余材料来弥补金属材料的不足之处，从而形成金属复合材料，能够在很大程度上提高金属零件等的强度、抗压能力等。除此之外，因为金属复合材料所组成的各项材料的种类、性能都有所不同之处，所以在二次加工金属材料的时候，会面对更大的加工难度和工作压力。故而，在开展金属材料的选择的时候，一定要全面、综合地不同组成结构的金属复合材料、不一样的加工工艺、不一样的加工设备等条件，以便做出最佳且最优的选择。

除此之外，在材料加工的成型过程之中，因为会受到成型工艺技术、应用装置等所存在的不足之处的影响，金属复合材料本身的结构和性能会不可避免地受到一定程度的消极影响，不单单会使得金属材料整体的质量水平降低，还会使得最终实际应用的金属材料的性能等参数值和原定计划的规划值产生一定的差距，从而会影响应用该金属材料的行业的发展，甚至有可能会埋下一些安全隐患，不利于社会发展的稳定与和谐。然而，这些消极影响是很难被阻止的，所以相应的负责选择金属原材料工作的工作人员在筛选材料的时候，必须要着重观察金属材料以及复合材料的可塑性，以确保金属材料能够按照既定规划成型，并且还可以在一定程度上减少由于加工装置等工艺层面上的消极影响。

4. 金属材料加工方法

1. 机械加工成型方法

现如今，在材料成型与控制工程中，应用空间最大、社会接受度最大的用来切割金属的装置就是金刚石刀具，用金刚石刀具来更深层次地、精细化地加工铝基复合材料等各项金属基材料已经在如今得到了非常广泛的应用，而最为常见的金刚石刀具有钻、铣以及车等等。除此之外，用金刚石刀具来加工铝基复合材料的方式主要可以细致地划分成三种类型，即车削形式、铣削形式、钻削形式。

其中，钻削形式就是借助镶片麻花钻头来精细化地加工铝基复合材料，使用频率最高的为碳化硼钻削以及碳化硅颗粒钻削，继而再加入合理数量的外切削液，从而可以在很大程度上加强铝基复合材料的各项性能，具有非常积极的现实意义。

铣削形式也就是经由范围在0.015至0.02（W+C）的粘结剂以及范围在0.08至0.85的金刚石刀具的端面铣刀来开展铝基复合材料的加工工作，其中经常会应用碳化硅颗粒铣削来加强铝基复合材料的整体强度、硬度等性能，继而再加入合理数量的切削液进行冷却工作。

车削形式就是将硬合金刀具作为是最主要的金属切割工具，比如，碳化铝车削复合材料、碳化硅车削复合材料等，并且在整一个过程之中，还会加入合理数量的乳化液来落实金属材料冷却工作。

2. 挤压与段膜塑性成型方法

第一，因为在把金属材料加工成型的整一个过程之中，若是所使用的各项模具和所加工的金属材料直接进行接触，就有极大的可能性会在这加工成型的过程之中，由于受到摩擦作用而在加工成型的金属材料的表层留下不同程度的擦伤，从而在很大的程度上破坏了金属材料所呈现出来的外观，而且在一定程度上还会降低金属材料的整体质量水平。故而，在实际开展的金属材料加工成型的工作之中，可以适当性地应用一些可减少摩擦作用的办法来解决上述的这一问题，例如在应用的模具的表层涂上一层防护层或者添加一些润滑剂来减少摩擦力、压力的产生。根据综合分析曾经的相关根据调查所得到的数据与信息，可以发现在模具的表层涂上一层防护层或者添加一些润滑剂之后，能够有效地降低模具和金属材料之间的百分之二十五至百分之三十五的压力，在一些条件的促使之下还可以降低更多的压力，具有非常重要的应用价值和意义。

第二，通过把增强颗粒加入到金属材料之中，能够在很大程度上削弱金属材料本身所具有的可塑性，与此同时，还可以极大地提高结合之后的材料的抗变形能力。与此同时，在这一环节之中，相关的工作人员都会选择利用提高挤压速度的办法来升高生产过程之中的挤压温度，以推动增强颗粒比较快且完全地和加工成型的金属材料相融合，从而达到较高的融合速度以及良好的理想融合效果的目标，进而推动金属复合材料的成型。总的来说，添加增强颗粒对于金属复合材料的成型有着非常积极的推动作用，是现阶段金属材料成型以及控制工程中所应用的必要手段。

第三，在开展金属材料的加工工作的时候，一定要全面地考虑到如何提高金属材料本身的性能、在形成金属复合材料时各大金属原材料的合适比例，与此同时，还应当经由颗粒物的比例来决定应用哪一种加工成型办法来推动金属复合材料的成型工作的开展。比如，若是向金属材料中所添加的增强材料的数量不足而不能够满足相关要求，那么就可以利用加快挤压的速度来推动增强材料和金属材料的融合；而若是向金属材料中所添加的增强材料的数量过多，就需要适当性地降低挤压的速度，以保证金属成型工艺以及锻压工艺的相关要求的严格落实，以达到相应的预期效果。但是，若是在金属的成型工艺以及锻压工艺的实施的整一个过程之中，没有把挤压速度控制在科学的符合相关既定标准的范围之内，就有极大的可能性使得加工的金属材料发生横向裂纹的问题，从而在很大程度上降低了金属材料的整体质量水平，不利于金属材料之后的应用。故而，选用合适的挤压速度对于增强材料和金属材料的融合、金属复合材料的成型工作等有着非常积极的推动作用和积极影响。除此之外，挤压还被分为正向挤压、反向挤压、复合挤压、径向挤压这四种类型，因此，必须要根据加工成型的金属材料的实际性能和生产要求来挑选合适的挤压方式，以确保能够创造出质量优良、符合相关标准的金属材料，进而满足社会各行业的金属材料应用需求。

（三）铸造成型工艺技术

在生产金属复合材料的整一个过程之中，使用频率最高的加工技术就是铸造成型技术，在金属复合材料的生产过程之中占据着非常重要且不可替代的地位。在实际的铸造工作开展的时候，在往金属基复合材料之中加入增强颗粒之后，会在很大程度上增强熔体的粘度以及其流动性，并且还可以推动高温条件下，增强颗粒和相应的熔体发生化学反应，进而在本质上改变金属基础材料的性能。在这时候，相应的操作人员一定要在融化金属基复合材料的所有步骤之中，严格地、符合相关既定标准地管控熔化的温度以及保温的持续时间。在温度比较高的时候，所加入的增强颗粒，特别是碳化硅增强颗粒，有极大的可能性发生界面反应，比如碳化硅增强颗粒和碳化铝以及硅发生反应等，从而使得熔体的粘度性远远超过既定的相关标注，无法顺利地开展浇筑的工作，从而在很大程度上改变了金属材料的本质。在这样的情况之下，相应的工作人员可以选用精炼办法，并辅以加入合适数量的变质剂来创造金属渣。然而，这样一种操作方法，无法在颗粒增强铝基复合材料的加工环节之中得到应用。

（四）粉末治金成型技术

粉末治金成型技术是使用时间最早的用来制造晶须以及颗粒来满足金属材料零部件、金属基复合材料的技术，已经有了比较长的实践时间并积累了大量的实践案例和经验，已经处于相对比较完善的阶段。除此之外，粉末治金成型技术还比较合适用于体积比较小、外表形状并不复杂但是有着极其高的精密性要求的零部件的制造过程之中。与此同时，粉末治金成型技术具备组织非常细致且密集、增强相的分布比较匀称、增强相可以根据实际需求来进行相关调整、界面反应发生的可能性较低等显著的优良特点，因此，现如今已经有很大一部分的相关金属材料成型加工企业等将粉末治金成型技术应用到许多不同产品的制造过程之中，并取得了相对而言比较理想的效果，比如，利用碳化硅材料来提高铝合金基体、管道、汽车零部件、自行车车架、摩托车支撑设备架等的整体性能，以推动金属材料在实际生活之中能够得到真正的落实与应用。并且因为利用粉末治金成型技术所加工的金属材料成品具备比较强悍的抗磨性、抗压能力、单位密度的弹性模量以及强度－重量比等较优良的特性，所以粉末治金成型技术在航天行业、飞机制造业等之中得到了非常广泛的应用，在这些行业的长远发展历城之中发挥了极其重要的作用，推动了航天行业、飞机制造业等的长远发展和完善，具有非常积极且重要的应用价值。

5. 结语

综上所述，在材料加工与控制工程之中的金属材料加工的整一个流程之中，因为面临比较大的加工成型难度，会受到金属材料的实际性能、加工成型的环境温度等影响，所以必须要全面地落实、管控各个所涉及环节的工作的落实情况和相关技术的应用情况，以确保能够生产、制造出符合相关标准的金属材料。而在材料加工与控制工程之中，不单单要根据相关的金属材料选择原则和实际的生产需求来挑选合适的金属原材料，还需要根据实际的加工成型工作的要求、金属材料的结构以及性能等情况来挑选合适的加工方法以及成型工艺，除此之外，还需要在金属材料的加工成型的各大环节之中，选用满足实际需求和要求的技术和措施来增强金属材料的整体质量和稳定性，从而保证材料加工与控制工程之中的金属材料今后应用的稳定性、强度等，并且有利于提高国家的综合国力和国际竞争力，进而推动社会今后的长远健康发展以及完善，具有非常高的应用价值和非常积极的现实意义。

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