材料成型與控制工程金屬材料加工分析

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摘要：近些年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域獲得了更大的發(fā)展空間，各個相關(guān)的行業(yè)也取得了較大的進(jìn)步。對于制造業(yè)來說，材料成型和控制工程的發(fā)展是決定制造業(yè)發(fā)展的重要因素，也是決定其快速發(fā)展的重要保障。因此需要注重材料成型與控制工程中的金屬材料加工，選擇恰當(dāng)?shù)募庸すに?，提高機(jī)械制造的水平和質(zhì)量。一般來說材料分為金屬、非金屬和復(fù)合材料三大類，經(jīng)過加工形成一定的材料應(yīng)用到工業(yè)當(dāng)中。工程材料大多數(shù)是以新型的金屬材料為主，因此所涉及到的加工程序和工藝都十分復(fù)雜。文章簡單的概述了材料成型與控制工藝，闡述了金屬材料挑選的使用性原則和環(huán)境性原則。探究了金屬材料在成型過程中的幾種加工工藝，并做好分析工作，為金屬加工行業(yè)和控制工程提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料加工

1材料成型與控制工藝的概述

材料成型與控制工藝中包含多種加工工藝，它會根據(jù)金屬原料的性質(zhì)進(jìn)行選擇，有的金屬材料需要通過多種技術(shù)才能成型。當(dāng)然也需要相關(guān)的研究人員不斷的深入研究分析，進(jìn)行相關(guān)的實驗，選擇恰當(dāng)?shù)某尚凸に?，提高材料的耐磨性和抗壓性，并保證金屬材料的可塑造性。材料成型及控制技術(shù)主要分為鑄造技術(shù)、焊接技術(shù)和鍛壓技術(shù)，它不僅可以適用于制造業(yè)當(dāng)中，還能促進(jìn)能源領(lǐng)域和建筑領(lǐng)域的發(fā)展。

2金屬材料挑選的原則

2.1使用性原則

金屬材料挑選時需要遵循的使用性原則，能夠保證產(chǎn)品完成規(guī)定的功能，確保金屬材料的可塑造性和可使用性。第一需要充分考慮產(chǎn)品功能要求，根據(jù)需要加工的零件產(chǎn)品，以及其主要的使用要求，相關(guān)的性能和使用壽命等等來選擇相適應(yīng)的金屬材料。第二是在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面，金屬材料的結(jié)構(gòu)不同，在成型加工過程中選擇的工藝也各不相同，最終所呈現(xiàn)出來的性質(zhì)也存在較大的差異性。因此應(yīng)當(dāng)合理的選擇金屬材料的結(jié)構(gòu)。第三是需要充分考慮使用的安全性能，預(yù)測材料在加工中和成型使用后有可能出現(xiàn)的危險，做好防范措施。第四要注意其工作環(huán)境，工作環(huán)境中的各種外部因素對金屬材料也會造成一定的影響，例如溫度濕度，腐蝕性，沖擊，振動等等，需要提供一個良好的工作環(huán)境，才能確保金屬材料性能得到充分的發(fā)揮，并保證金屬材料加工的質(zhì)量問題。

2.2環(huán)境性原則

選擇金屬材料遵循環(huán)境性原則，主要包括以下兩點，第一是盡量選擇不加任何涂層鍍層的原材料。現(xiàn)如今大部分的金屬材料為了達(dá)到美觀防腐等多種要求，因此在設(shè)計中會加入涂層鍍層。但是涂層工藝本身含有有毒物質(zhì)，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，在材料廢棄后難以投入到回收利用當(dāng)中，并對環(huán)境造成了極大的污染。例如電鍍層中含有鉻或其他重金屬，嚴(yán)重污染環(huán)境。第二是減少使用材料的種類。要求設(shè)計師在選擇材料時，盡可能的減少多類材料共同使用，使用較少的材料種類來設(shè)計零件，不僅便于零件的生產(chǎn)、分類管理，簡化了零件的結(jié)構(gòu)，而且在后續(xù)回收某種材料時也能更加便利。

3金屬材料在成型過程中的加工工藝

3.1提高焊接質(zhì)量

在金屬材料加工過程中，焊接質(zhì)量也會影響到材料是否合格。因此要提高焊接技術(shù)，對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，做好質(zhì)量控制工作，才能避免金屬材料在焊接過程中出現(xiàn)質(zhì)量不合格的問題。提高對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重視程度，盡可能的減少一些操作失誤，避免出現(xiàn)因失誤導(dǎo)致的安全事故，根據(jù)焊接流程建立完善的管理制度，控制好焊接質(zhì)量并做好應(yīng)急預(yù)案，一旦出現(xiàn)生產(chǎn)問題，便啟動應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行解決，及時處理出現(xiàn)的質(zhì)量問題，控制好生產(chǎn)流程，避免出現(xiàn)更多的生產(chǎn)事故。要做好對焊接工藝的分析工作，及時發(fā)現(xiàn)公寓中存在的一些問題，并進(jìn)行調(diào)整，逐步提高技術(shù)水平，優(yōu)化整個工藝過程。

3.2機(jī)械加工成型法

機(jī)械加工成型法主要是應(yīng)用以金剛刀為代表的金屬切割刀，將金剛刀和一些復(fù)合材料拼接在一起，可以實現(xiàn)精加工，一般以鋁基復(fù)合材料為主。金剛石刀具對金屬復(fù)合材料的加工形式主要包括車削、鉆削和銑削三種形式。車削主要是利用硬合金刀具對材料進(jìn)行切割，在加工過程中需要加入乳化液冷卻這一過程中產(chǎn)生的熱量。鉆削主要是采用了傳統(tǒng)的麻花鉆頭進(jìn)行加工，加入了切削液進(jìn)行強(qiáng)化處理。銑削主要是在一定粘合劑基礎(chǔ)上進(jìn)行加工。

3.3粉末冶金成型方法

粉末冶金成型技術(shù)形成的時期最早，因此具有豐富的實踐經(jīng)驗，在我國工業(yè)發(fā)展過程中的應(yīng)用十分廣泛。該項技術(shù)最早是用來制作復(fù)合材料零件的，主要適用于體積較小，形狀簡單的比較精細(xì)的零件加工，工藝流程比較簡單，在實際的加工中取得了顯著的效果。該項技術(shù)具有可調(diào)節(jié)、界面反應(yīng)小等特點，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，粉末冶金技術(shù)也在不斷的升級和改善，在制造業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用。利用粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)出來的金屬制品，具有較強(qiáng)的耐磨性而且強(qiáng)度較大。成型的方式一般分為壓制成型，注射成型和3d打印成型。

3.4采用鑄造成型工藝

鑄造成型工藝也是金屬材料加工中一種常用的方式。在金屬加工的過程中，會添加一些增強(qiáng)顆粒，金屬熔體的流動性和粘合度由于受到增強(qiáng)顆粒的影響，從而出現(xiàn)各種不同的情況，改變了物質(zhì)本身的特征。其他物質(zhì)也會受到各種因素的影響發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。針對這一情況，在金屬材料加工過程中需要加強(qiáng)對成型過程的監(jiān)督觀察管理，時刻關(guān)注溫度的變化，做好溫度的控制工作，在適宜的溫度情況下添加增強(qiáng)顆粒，確保增強(qiáng)顆粒發(fā)揮自身的效能，同時又不會和材料發(fā)生界面反應(yīng)，影響材料的質(zhì)量。只有做好溫度的把控工作，才能確保在金屬熔體粘合度適宜的情況下進(jìn)行模具的澆筑，保障金屬材料加工的質(zhì)量和加工效率。在觀察過程中，工作人員需要記錄好溫度的變化，出現(xiàn)的情況以及恒溫時間，做好應(yīng)急預(yù)案，針對溫度的變化，選擇恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行處理。這種加工方式并不適用于每一種金屬材料，因此需要根據(jù)材料的情況進(jìn)行選擇。

3.5擠壓和鍛模塑性成型

在金屬材料加工過程中，另一種常用的方法是擠壓和鍛模塑性成型。在金屬材料加工的過程中，如果金屬材料和模具直接接觸，那么在實際的加工過程中，便會對金屬材料表面的光滑性造成影響，不僅影響了技術(shù)材料的外觀美觀，而且還影響了材料的質(zhì)量問題，因此在加工過程中采用擠壓和鍛模塑性成型這一加工方式，主要是在加工過程中，利用模具等對零件涂抹潤滑劑及涂層，減少加工過程中機(jī)械加工產(chǎn)生的阻力，在日常的機(jī)械加工工作中，這種加工方式可以降低一部分摩擦力提高工作效率，同時也保障了加工的質(zhì)量問題。

3.6砂帶磨削技術(shù)

砂帶磨削技術(shù)是一種新型的高效磨拋工藝，它主要是根據(jù)工件的形狀，通過接觸方式對工件表面進(jìn)行磨削研磨和拋光。它是一種特殊的多刀多刃切削工具，該技術(shù)通過和工件表面相互作用，從而實現(xiàn)加工主要分為滑擦、耕犁和切削三個階段。滑擦指的是磨粒與工件表面相互接觸，表面會發(fā)生彈塑性變形。耕犁指的是隨著磨削用量的增加，磨粒和工件表面的接觸變大，材料的表面發(fā)生了塑性流動，這一階段會切除少量的材料。切削是最后一階段，會在壓力作用和溫度條件下實施真正的切削，切除大量的材料。

4結(jié)束語

綜上所述，材料成型與控制工程是制造業(yè)中一個重要的方向，也是制造業(yè)和其他行業(yè)快速發(fā)展的重要保障。金屬材料加工是材料成型與控制工程中的難點，因此需要做好加工成型工藝的分析研究工作，不斷地提高技術(shù)水平，改善其中存在的不足之處，保障金屬材料加工的質(zhì)量問題，促進(jìn)材料成型與控制工程的發(fā)展，才能推動制造業(yè)和其他行業(yè)的快速發(fā)展，不斷地提升和改進(jìn)金屬材料加工工藝，并使該項技術(shù)走向成熟，拓寬市場范圍，促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。

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作者：孫川 單位：鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院