材料与材料成型技术的探讨与研究

冯 昊/身份证号：130303199003040311

材料与材料成型技术的探讨与研究

冯 昊/身份证号：130303199003040311

随着世界经济、科技的发展，对材料的需求量逐年都迅速增加，因为材料是技术进步的基础所在。本文首先对材料做了概述，然后以高分子材料为例分析了高分子材料成型加工技术，最后探讨了自动化技术在材料成型及控制技术中的应用。

材料；材料成型；高分子材料；吹塑；自动化技术

一、对材料的概述

材料的分类很广，每种类型都有自己的性能和优缺点，只有综合利用这些性能，才能使材料得到很好的利用，对于材料作为制造机械零件，结构的物质原料，按照化学特征可以分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等，具体分析如下：

（一）金属材料

在机械加工中，金属材料的应用是最广的，用量也是最大的，在各种机床、冶金设备、动力设备等重金属材料的应用中占80%~90%，金属材料具有力学性能好、加工成本低、工艺性能好的优点。

（二）高分子材料

相对于金属材料，高分子材料的应用位列第二，高分子材料又称聚合物或者高分子化合物，它主要分为塑料、化学纤维和橡胶三大类，高分子材料具有质量轻，不容易导热、耐腐蚀性强的特点，在电气绝缘上，水暖上都有很好的应用。

（三）陶瓷材料

陶瓷材料是一种无机非金属材料，种类很多，可以分为传统陶瓷和特种陶瓷，传统陶瓷是工业和建筑的基本需要材料，例如家庭装修中的瓷砖，这种陶瓷脆性大。特种陶瓷就是添加一些金属，将陶瓷的结构和性能进行改变。

（四）复合材料

复合材料是一个高技术领域，它具有高强度、高韧性等优点，它的原理与合金金属有些相似，是对材料之间的合成。

二、高分子材料成型加工技术

高分子材料的合成和制备是通过高分反应将多个化工单元操作熔为一体的组成过程， 在高分子反应过程中更加注重形态结构的形成。 传统的聚合过程是对物料进行加热，温度通常能够达到400℃ 到 800℃ ，物料中就会产生降解和碳化的反应，影响高分子材料有形态结构。为提高高分子材料的聚合反应效果，解决传热和传质的问题，需利用流变学的理论基础，深入研究高分子材料的应力、应变、温度、湿度和辐射等条件下与时间因素有关的流动和变形的规律，从而改变聚合反应时的不利条件，达到聚合反应的效果。

三、高分子材料成型加工技术主要有以下几种：

（一）吹塑成型技术

吹塑成型技术是将高温熔融的高分子材料通过气体的压力使得其在模具当中膨胀成型，也是常用的塑料加工方法之一，同时这也是国内采用最广泛的塑料加工方法。在吹膜成型的技术当中，主要是靠模具进行，应用较多的模具有凹模、不规则模等，设备的造价比较低、在运行的过程中适应性很好，容易成型。吹塑的加工方式有挤吹、拉伸和注塑三种方式。

（二）热塑性弹性体动态全硫化技术

该项技术将混炼技术引入到振动力场挤出的整个过程，并为了实现混炼环节中橡胶相的动态全硫化，对硫化反应直接进行控制，从而使得混合加工环节共混物相态反转问题得到有效控制。通过该项技术，初步形成了具有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术，能够有效提高我国TPV技术的发展。

（三）信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术

此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题，将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体，结合动态连续反应成型技术，研究酯交换连续化生产技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。

（四）其他塑料成型技术

其他塑料成型技术主要包含塑料激光成型、半结晶塑料激光焊接和激光烧结技术，这三类主要是用在某些有特殊要求的项目中。 激光塑性成型是利用塑料在高温的环境中可塑性，半结晶体塑料激光焊接技术的传输焊接和隔层隔膜将塑体聚结到模具上。而半结晶塑料激光焊接技术是通过激光传输焊接和隔层薄膜的方法，将聚酰胺焊接到热塑性塑料上，从而形成半结晶聚合物。激光烧结技术是将CAD 设计的零件，采用全新的方式进行加工，既能够节省生产成本，也能形成大规模的生产。

四、自动化技术在材料成型及控制技术中的应用

（一）自动化技术在铸造技术中的应用

锻造技术是将固态金属进行物理热处理，使其变为液态金属，通过凝固冷却后生产为所需的产品形态的技术。铸造技术在我国具有悠久的历史，我国古代所使用的生活器具以及战争时代的冷兵器都是铸造技术的体现。铸件表面的平整性、铸件的固体组织、铸件工艺整体的精准度都是对铸造技术的考验。而如今，随着时代的发展，现代计算机技术在铸造业中的应用，使得铸造业走向了全新的自动化铸造道路，在铸造业中使用了直读光谱仪和热分析仪，让铸造更简单。在新型模式的生产中，一些大型工厂在铸造工作流程中实现了全程自动化控制，自动化技术的应用不仅有效的提高工作效率，更是提高了工业生产的精准度，化繁求简。

（二）自动化技术在焊接技术中的应用

焊接技术是将热塑性材料进行加压、加热，使其变为可连接状态，然后进行多面连接成为一个整体的技术。焊接技术是由于工业生产的需求随之产生的一门技术，传统的焊接方式可分为三种，分别为熔焊、固相焊、钎焊等。而如今的焊接技术随着现代科学技术的发展也进行不断发展，现代焊接技术不仅仅是材料的互相连接，更是材料高分子间的连接，生物组织的连接，由此可见，焊接技术发生了翻天覆地的变化。如今自动化技术应用到焊接技术当中，自动化技化在焊接技术当中的应用不仅有效的降低了劳动力的成本，提高了生产率，更是提高工作中的焊接质量问题，为企业的经济效益带来更大的发展空间。

（三）自动化技术在锻压技术中的应用

锻压技术是对材料的塑性形成和控制的技术操作过程。锻压过程中，最后产品的好坏最终受材料本身的材质以及一些客观原因所导致的。传统锻压技术相对来说工作效率低，劳动力需求大等缺点，而现代自动化技术在锻压技术中的应用有效的提高产品大批量生产的效率，节省了工作时间，相对于传统锻压技术，现代自动化技术的参入更是提高了工作的精准度，在环境污染中，解决了机械的噪音污染等问题，如今的锻压技术不仅结合了自动化技术，更是结合了计算机技术等新型的科学技术，使得锻压技术趋向于智能化、集成化系统发展。

五、结语

综上，在材料成型上不断注入新元素和新设计方法，应用CAD/CAE/CAM 辅助设计软件，对加工材料进行建模，能更好的分析材料成型的特性，材料成型既要满足零件的形状要求也需要满足材料本身的性能，在不断更新材料和加工技术的前提下，在推动国内各领域发展上、经济技术建设上、国防建设上，焊接技术将会不断创新，不断发展，将会越来越重要。

[1]刘明曦.关于材料成型及控制与自动化技术的研究初探 [J].城市建设理论研究（电子版），2015 (11)

[2]高林也.关于材料成型及控制与自动化技术的相关研究 [J].现代制造技术与装备，2016 (2)

[3]崔至鹏，罗正龙，王荣武.材料成型及控制技术与自动化技术的探究 [J].通讯世界，2016(9)