材料成型与控制工程中的金属材料加工

李小斌

【摘  要】材料成型与控制工程中金属材料加工作为主要内容，随着机械化水平提高，各制造企业持续优化金属材料加工工艺，提升材料成型的质量。有鉴于此，文中以材料成型与控制工程为切入点，分析做好金属材料加工的具体措施。

【关键词】材料成型;金属材料;加工质量

材料成型及控制工程是机械制造行业的重要工序，而且金属加工作为电力制造、航空航天、船舶制造等行业的基础工艺，提高材料成型质量，是优化机械制造水平的必要条件。本文就此展开论述。

1金属材料加工特性与原则分析

近年来，在科学技术快速发展的背景下，逐渐研发出很多合金，这些合金与纯金属相比，硬度更高，物理性能更加良好，可以在实际应用当中发挥出更大的作用，因而对成型加工提出更高的要求，具体分别表现在锻造、锻压与焊接三个方面。通过对相关资料进行查询可以发现，金属材料的熔点非常高，抑制了材料内部的流动与收缩性，这一现象的存在，赋予金属材料加工方式独特的特定。通过锻压，能够进一步增强材料的塑性，有利于材料的成型;通过锻造，将材料打造成特定的形态;通过焊接，将多个模块有效连接到一起，形成一个构件整体，从而可以应用在具体工程内。在焊接时，应对焊缝进行控制，避免出现气孔，提高焊接的质量，确保其在实际当中发挥出最大的作用。

在现代社会发展的过程中，相对于其他材料来说，金属更耐磨，且硬度相对较高，金属材料在机械设计、工程建设等领域进行了广泛的应用，对整个社会的发展具有重要意义。同时，也是由于这些特点的存在，为这类材料的成型加工带来了更大的困难。所以，在实际当中，应根据金属材料的特点，再结合实际需求，采用科学合理的加工技术，只有这样，才会使加工出来的产品能够发挥出最大作用。对于金属材料成型加工来说，是一项非常繁琐的程序，不仅涉及多方面的科学知识，而且操作过程非常复杂，因而对加工工艺提出较高的要求。在我国金属加工领域当中，已存在很多加工技术，这些技术各自具有不同的特点，但任何一個技术，在使用时若受到外界因素的影响导致意外出现，均会对整个材料加工造成干扰，影响材料的具体应用。

2金属材料加工成型的技术手段

2.1机械加工成型的核心原理

在金属材料成型与控制工程中，金刚石刀具是应用率较高的金属切割刀具，可用于对铝基复合材料与金属基复合材料的精加工。常见的金刚石刀具类型主要包括钻、铣及车等。铝基复合材料的金刚石刀具加工形式可细化为如下几类：车削形式、铣削形式与钻削形式。其中，钻削形式的关键在于借助镶片麻花钻头进行加工，应用频率较高的包括B4C及SiC颗粒钻削，且添加适量的外切削液，能起到增强材料使用性能的作用。铣削形式主要依靠粘结剂与端面铣刀的协调配合完成材料加工，碳化硅颗粒可增强铝基复合材料的性能，之后再通过添加适量的切削液完成冷却。相比之下，车削加工形式的操作工序最为简便，以硬合金刀具为主，并以乳化液作为冷却处理介质。

对于该技术来说，需要的能耗并不是很多，主要是将金属加工成胚料后，利用铸造技术对其进行加工，并待其将要凝固时，对其进行相应的轧制，之后按照这一流程进行反复操作，从而得到所需金属零件。采用该技术对有色金属进行加工时，操作相对较为简单，增加生产效率的同时，由于所需要的能耗并不是很高，还节约了能源，降低了企业的生产成本，加强了对环境的保护，对企业、自然、社会等多个方面价值较高。

2.2挤压与锻模塑性成型的核心原理

在金属材料成型加工过程中，要通过模具表面涂层和添加润滑剂等方式，调整技术操作环节的压力系数，减小摩擦阻力，确保加工工序的流畅衔接。数据显示，采取这样的辅助措施，可将加工环节的挤压力缩减35%左右，从而减小挤压力系数，以防摩擦阻力过大对模具造成机械性损伤。

此外，还可以结合实际情况，适当增加挤压温度，加强金属基材料的可塑性。在金属基材料中添加适量的增强颗粒，可进一步弱化金属基材料的可塑性，从而增强抗性变能力。此时，再提升挤压温度，可加快增强颗粒与金属基材料的溶合速率。从专业角度来说，提升增强颗粒含量会在很大程度上影响挤压速率。为此，应当在金属基复合材料中的增强体颗粒浓度偏低时，提升挤压速率。需要格外注意的是，要严格控制挤压速率，保证技术操作的适中性。一旦挤压速度过快，会导致成型后的金属材料出现横向裂纹，影响成型加工的质量。总而言之，在金属材料加工成型阶段，相关技术人员不仅要在材料表面添加润滑剂，还需严格控制挤压温度，且结合实际情况，控制挤压速率，最大限度地保证成品质量。

2.3铸造成型的核心原理

在加工生产有机复合材料环节，铸造成型技术的应用频率较高，并取得了良好的成效。在铸造过程中，应结合实际需求，添加适量的增强颗粒，增强熔体粘度，提升流动性，进而加快熔体与增强颗粒间的化学反应，优化材料的物理属性。在铸造操作阶段，专业技术人员需严格控制熔化速率、反应温度与保温时效。在持续高温条件下，添加适量的碳化硅颗粒，以提升界面反应速率，其化学反应方程式为3SiCA1→A14C3+3Si。在实际加工作业过程中，针对熔体粘度较大的问题，技术操作人员需优选精炼手段，添加适量的变质剂造渣，加快化学反应速度，保证成型质量满足实际需求。需要着重注意的是，此类操作模式并不适用于颗粒增强铝基复合材料。

2.4粉末冶金成型的核心原理

粉末冶金成型技术的实践应用时间相对较长，最早源自于制造晶须及颗粒，因其诸多优势，被逐步拓展应用到材料零部件与金属基复合材料加工成型中。粉末冶金成型技术具有丰富的实践经验，适用于尺寸小、外观形状简单且精密度要求高的零部件加工工艺。粉末冶金成型技术具有增强相分布均匀、增强相可调节以及界面反应较少等优势特征。以DWA公司为例，其将粉末冶金成型技术拓展应用到各类产品加工制造工程中，如管材、自行车零配件、自行车骨架等，取得了理想的效果。由于粉末冶金成型技术加工的产品具有耐磨损性强、抗压强度等级高等特征，备受航空航天、船舶制造与汽车制造等行业的推崇。

2.5锻造成型技术

对有色金属材料进行成型加工时还可以采用锻造成型技术，采用该技术手段要确保整个加工活动的有效性，应开展良好的检验工作。对于该技术来说，可以针对设计要求，制造出精确度较高的零件。该技术功能良好，但投入成本较高，虽然可以对所有金属进行加工，但通常情况下，主要应用在复合材料的加工当中。通过对我国金属加工市场进行调查可以发现，随着科学技术的更新换代，该技术也在不断发展，使得技术更加复杂，导致该技术应用的过程中，滞后性更加显著。此外，为了进一步增强材料的流动性，并赋予其更加良好的物理性能，应在铸造时不断优化技术参数，完善工艺方法。一般来说，有色金属处于高温环境中，化学性质会出现变化，因而在铸造的同时，可以加入压铸等技术，通过这些技术的应用，防止各种不良问题的出现，确保材料加工有序进行。

结语

总之，金属材料的成型与控制工程具有极高的难度系数，其发展前景广阔。伴随现代科技的快速发展，金属材料加工受到各行业领域的高度重视，相关人员要通过专项科研，不断提升加工技术水平，保证成型质量，以增强该行业的核心竞争力。

参考文献：

[1]薛萌萌.探讨材料成型与控制工程中的金属材料加工技术[J].世界有色金属，2019（04）：280+283.

[2]黄猛.材料成型与控制工程中的金属材料加工分析[J].冶金管理，2019（09）：48-49.

[3]施应伟.材料成型与控制工程模具制造的工艺技术研究[J].科技风，2019（03）：157.

（作者单位：西安航空制动科技有限公司）