材料成型与控制工程中的金属材料加工分析

材料成型与控制工程中的金属材料加工分析

范肖萌

包头钢铁职业技术学院 内蒙古包头市 014010

摘要：材料成型与控制工程是我国新兴产业之一，对我国工业发展起着重要作用。所以在材料成型和控制工程中，要注重金属材料的加工，选择合适的加工工艺，提高机械制造的水平及质量。

关键词：材料成型；控制工程；金属材料加工

对于我国制造业，材料成型及控制工程是其长期健康发展的主要保障，也是我国机械制造业的关键环境，所以相关企业必须高度重视。无论是电力机械制造，还是船只等交通工具制造，都与材料成型和控制工程密切相关。材料成型与控制技术的水平及质量将直接决定机械制造水平和质量。因此，详细分析金属材料的加工工艺对材料成型和控制工程具有重要现实意义。

一、材料成型与控制工程及选材原则

1、材料成型与控制工艺概述。在对金属复合材料加工时，可通过使用一定量辅助性增强物质，提高材料耐磨性和抗压性。同时，还能根据金属复合材料种类及应用情况选择不同加工工艺，提高对金属原材料的应用水平。相对于普通的金属材料加工方式，金属复合材料的加工相对繁琐，同时在加工中需仔细分析材料基本特征，这些都依赖于研究人员对各类金属复合材料的研究力度。因此我国对金属材料成型与控制工艺的研究，依然需借鉴发达国家不断改进技术，提高投入，不断改善材料成型后的质量。

2、金属材料的选材原则。在对金属材料加工成型中需在该过程中增加一些其他物质或金属复合材料，进而提升材料强度及耐磨性。但对于金属复合材料的加工成型，其在很大程度上加大了加工难度，为此，要根据实际制造需求来选择添加金属材料。譬如，在对连续纤维增强金属基复合材料的加工中往往要通过复合成型方式来进行机械加工；而对仅有一部分的金属复合材料且仅需依靠锻造技术才能加工成型。此外，在实际材料加工成型中还要严格按相关标准操作，那是因若在材料成型与控制工程中即便存在细小误差，均会导致金属材料加工成型出现严重问题，继而影响到后期设备使用及质量，为设备运行带来巨大安全隐患。为此，在材料成型加工中，相关人员必须严格控制金属材料，按金属材料不同性质及可塑性等，科学选择加工成型技术，进而促进材料成型的顺利进行，提升金属材料的正常使用。

二、金属材料的基本特征

金属材料在加工中一般加工人员会根据特殊要求在其添加一些金属单质或有机复合材料，混合起来提高金属材料强度。根据要求控制材料的强度达到客户需要的耐磨损需求，但在添加有机复合材料这一工序有一定难度，需有机复合材料和原本金属材料相融合而不排斥。制造团队应把有机复合材料分类出来，这样方便有机复合材料的选择，也方便对其的研究，优化有机复合材料和金属材料的融合，提高金属材料加工成型的工艺技术，提高金属材料成型质量。

三、金属材料加工方法

1、机械加工成型。金属材料的整个加工过程复杂，需多种加工器具的协调配合，并将其与先进性的加工工艺相结合，以完成整体的加工工艺。而在所有的技术加工器具中，最为标志性的金属加工器具是金刚刀，其所使用的范围最广泛，相关技术人员应明确金刚刀的实际应用地位，将其与铝或其它一些复合型材料相融合，以促使加工完毕后的金属材料更加精细。目前，在金属加工中应用金刚石刀具的方式分为三种类型：以铣削、车削、转削三种加工方式为主。自重最为常见的加工方式是车削，此种加工方式主要应用的切割器具是高硬度的合金刀具，为增强此种刀具的硬度及切割效果，还应向其中加入乳化剂，此种添加剂所发挥的作用促使加工完成的材料尽快冷凝，以达到良好成型效果，这种类型的切割方式所发挥出的加工效果最为优良，而此种加工方法的应用范围也最为广泛。此外，钻削的加工方式也极其常见，相关技术人员在对金属材料加工时，主要采用的加工器具是镶片的麻花钻头，在利用此种工具进行金属切割时，应边切割边添加外切削液，而应用此种切割方式加工出的复合型金属其抗压性及硬度才能更加强劲。

2、挤压和锻模塑性成型

①由于在将金属材料加工成型的工程中，若模具直接接触金属材料，会在加工中对金属材料表面产生因摩擦而出现的伤痕，这样易影响金属材料质量与外观，因此在实际加工中可采用降低摩擦方法来改善这一现象。利用在模具表面涂层及涂加润滑剂等方法，能有效降低模具与金属间产生的摩擦力与压力。通过对以往的相关数据调查可知，在使用图层及润滑剂后，在加工时模具与金属材料间的压力能缩减25～35%，甚至更多。

②通过将增强颗粒添加到金属材料中，能在降低金属材料自身可塑性的同时使结合后的材料抗变形性随之增强，而此时工作人员通过使用增加挤压速度来提高生产中的挤压温度，使增强颗粒快速与金属材料融合，在提高融合速率的同时也提高融合效果，促使金属复合材料成型。

③加工时需考虑增强材料的自身效果及在复合材料中的合理比例，并通过对颗粒物的比例来确定使用哪种方法促进金属复合材料成型。例如，若在金属材料中添加的增强材料较少，则可采用提高挤压速度来促进融合；若增强颗粒物比例较高，则需控制挤压速度，确保成型及锻压工艺的顺利进行。若在锻压及成型中未将挤压速度控制在合理范围内，易导致金属材料出现横向裂纹，影响材料质量。

3、铸造成型。在对金属复合材料加工时，通常使用的是铸造成型加工工艺，这种加工方法在具体进行时，主要是将增强粒子添加在金属类复合材料中后，使金属材料熔体的流动性和黏性变得更好，在高温环境下，熔体和增强粒子间会发生相应化学反应，这样使复合材料中的材料本身性质发生变化，在这一过程中要注意金属类复合材料熔化时的温度及需维持温度的时间合理控制好。在高温状态下使用增强粒子，若是碳化硅粒子，这一过程就易发生界面反应，使熔体的黏性超过实际要求，从而增加浇筑难度，使材料成型受影响，这就需使用精炼加工方式。

4、粉末冶金成型。粉末冶金成型技术使用最早，因此这项技术实际经验较丰富，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小，造型简单，或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，有着很多优点：①成型组织细密；②产品加工成型后增强相分布均衡；③成型后增加相可调节；④界面反应减少。随着不断对该技术的研究，现在可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、航天器材零部件生产。

5、砂带磨削技术。此技术是一种新型的高效磨抛工艺，主要是根据工件形状，通过接触方式对工件表面进行磨削研磨和抛光。它是一种特殊的多刀多刃切削工具，该技术通过和工件表面相互作用，实现加工分为滑擦、耕犁和切削三个阶段。滑擦是指磨粒与工件表面相互接触，表面会发生弹塑性变形。耕犁是指随着磨削用量的增加，磨粒和工件表面的接触变大，材料表面发生了塑性流动，这一阶段会切除少量材料。切削是最后一阶段，会在压力作用和温度条件下实施真正切削，切除大量材料。

总之，金属材料的加工与成型控制过程是重要组成部分。但就加工部分来说，这是一大难点，并且具有一定重要性，有着极高发展空间，随着我国科技的不断进步，金属材料的发展也受到各行各业的重视，但在实际生产中，还需根据材料本身特点，结合运用一定工艺技术，在加工中提高质量控制水平，为国家应用领域提供更为优质的金属材料。

参考文献：

[1]林焕新.材料成型与控制工程中的金属材料加工探讨[J].科技经济导刊,2017(16):136-137.

[2]覃东任.材料成型与控制工程中的金属材料加工研究[J].南方农机,2019,50(14):187.