材料與材料成型技術的探討與研究

馮昊

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【摘 要】隨著世界經濟、科技的發展，對材料的需求量逐年都迅速增加，因為材料是技術進步的基礎所在。本文首先對材料做了概述，然后以高分子材料為例分析了高分子材料成型加工技術，最后探討了自動化技術在材料成型及控制技術中的應用。

【關鍵詞】材料；材料成型；高分子材料；吹塑；自動化技術

一、對材料的概述

材料的分類很廣，每種類型都有自己的性能和優缺點，只有綜合利用這些性能，才能使材料得到很好的利用，對于材料作為制造機械零件，結構的物質原料，按照化學特征可以分為金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復合材料等，具體分析如下：

（一）金屬材料

在機械加工中，金屬材料的應用是最廣的，用量也是最大的，在各種機床、冶金設備、動力設備等重金屬材料的應用中占 80%～90%，金屬材料具有力學性能好、加工成本低、工藝性能好的優點。

（二）高分子材料

相對于金屬材料，高分子材料的應用位列第二，高分子材料又稱聚合物或者高分子化合物，它主要分為塑料、化學纖維和橡膠三大類，高分子材料具有質量輕，不容易導熱、耐腐蝕性強的特點，在電氣絕緣上，水暖上都有很好的應用。

（三）陶瓷材料

陶瓷材料是一種無機非金屬材料，種類很多，可以分為傳統陶瓷和特種陶瓷，傳統陶瓷是工業和建筑的基本需要材料，例如家庭裝修中的瓷磚，這種陶瓷脆性大。特種陶瓷就是添加一些金屬，將陶瓷的結構和性能進行改變。

（四）復合材料

復合材料是一個高技術領域，它具有高強度、高韌性等優點，它的原理與合金金屬有些相似，是對材料之間的合成。

二、高分子材料成型加工技術

高分子材料的合成和制備是通過高分反應將多個化工單元操作熔為一體的組成過程， 在高分子反應過程中更加注重形態結構的形成。 傳統的聚合過程是對物料進行加熱，溫度通常能夠達到 400℃ 到 800℃ ，物料中就會產生降解和碳化的反應，影響高分子材料有形態結構。為提高高分子材料的聚合反應效果，解決傳熱和傳質的問題，需利用流變學的理論基礎，深入研究高分子材料的應力、應變、溫度、濕度和輻射等條件下與時間因素有關的流動和變形的規律，從而改變聚合反應時的不利條件，達到聚合反應的效果。

三、高分子材料成型加工技術主要有以下幾種：

（一）吹塑成型技術

吹塑成型技術是將高溫熔融的高分子材料通過氣體的壓力使得其在模具當中膨脹成型，也是常用的塑料加工方法之一，同時這也是國內采用最廣泛的塑料加工方法。在吹膜成型的技術當中，主要是靠模具進行，應用較多的模具有凹模、不規則模等，設備的造價比較低、在運行的過程中適應性很好，容易成型。吹塑的加工方式有擠吹、拉伸和注塑三種方式。

（二）熱塑性彈性體動態全硫化技術

該項技術將混煉技術引入到振動力場擠出的整個過程，并為了實現混煉環節中橡膠相的動態全硫化，對硫化反應直接進行控制，從而使得混合加工環節共混物相態反轉問題得到有效控制。通過該項技術，初步形成了具有自主知識產權的熱塑性彈性體動態硫化技術，能夠有效提高我國TPV技術的發展。

（三）信息存儲光盤盤基直接合成反應成型技術

此技術克服傳統方式的中間環節多、周期長、能耗大、儲運過程易受污染、成型前處理復雜等問題，將光盤級PC樹脂生產、中間儲運和光盤盤基成型三個過程整合為一體，結合動態連續反應成型技術，研究酯交換連續化生產技術，研制開發精密光盤注射成型裝備，達到節能降耗、有效控制產品質量的目的。

（四）其他塑料成型技術

其他塑料成型技術主要包含塑料激光成型、半結晶塑料激光焊接和激光燒結技術，這三類主要是用在某些有特殊要求的項目中。 激光塑性成型是利用塑料在高溫的環境中可塑性，半結晶體塑料激光焊接技術的傳輸焊接和隔層隔膜將塑體聚結到模具上。而半結晶塑料激光焊接技術是通過激光傳輸焊接和隔層薄膜的方法，將聚酰胺焊接到熱塑性塑料上，從而形成半結晶聚合物。激光燒結技術是將CAD 設計的零件，采用全新的方式進行加工，既能夠節省生產成本，也能形成大規模的生產。

四、自動化技術在材料成型及控制技術中的應用

（一）自動化技術在鑄造技術中的應用

鍛造技術是將固態金屬進行物理熱處理，使其變為液態金屬，通過凝固冷卻后生產為所需的產品形態的技術。鑄造技術在我國具有悠久的歷史，我國古代所使用的生活器具以及戰爭時代的冷兵器都是鑄造技術的體現。鑄件表面的平整性、鑄件的固體組織、鑄件工藝整體的精準度都是對鑄造技術的考驗。而如今，隨著時代的發展，現代計算機技術在鑄造業中的應用，使得鑄造業走向了全新的自動化鑄造道路，在鑄造業中使用了直讀光譜儀和熱分析儀，讓鑄造更簡單。在新型模式的生產中，一些大型工廠在鑄造工作流程中實現了全程自動化控制，自動化技術的應用不僅有效的提高工作效率，更是提高了工業生產的精準度，化繁求簡。

（二）自動化技術在焊接技術中的應用

焊接技術是將熱塑性材料進行加壓、加熱，使其變為可連接狀態，然后進行多面連接成為一個整體的技術。焊接技術是由于工業生產的需求隨之產生的一門技術，傳統的焊接方式可分為三種，分別為熔焊、固相焊、釬焊等。而如今的焊接技術隨著現代科學技術的發展也進行不斷發展，現代焊接技術不僅僅是材料的互相連接，更是材料高分子間的連接，生物組織的連接，由此可見，焊接技術發生了翻天覆地的變化。如今自動化技術應用到焊接技術當中，自動化技化在焊接技術當中的應用不僅有效的降低了勞動力的成本，提高了生產率，更是提高工作中的焊接質量問題，為企業的經濟效益帶來更大的發展空間。

（三）自動化技術在鍛壓技術中的應用

鍛壓技術是對材料的塑性形成和控制的技術操作過程。鍛壓過程中，最后產品的好壞最終受材料本身的材質以及一些客觀原因所導致的。傳統鍛壓技術相對來說工作效率低，勞動力需求大等缺點，而現代自動化技術在鍛壓技術中的應用有效的提高產品大批量生產的效率，節省了工作時間，相對于傳統鍛壓技術，現代自動化技術的參入更是提高了工作的精準度，在環境污染中，解決了機械的噪音污染等問題，如今的鍛壓技術不僅結合了自動化技術，更是結合了計算機技術等新型的科學技術，使得鍛壓技術趨向于智能化、集成化系統發展。

五、結語

綜上，在材料成型上不斷注入新元素和新設計方法，應用 CAD/CAE/CAM 輔助設計軟件，對加工材料進行建模，能更好的分析材料成型的特性，材料成型既要滿足零件的形狀要求也需要滿足材料本身的性能，在不斷更新材料和加工技術的前提下，在推動國內各領域發展上、經濟技術建設上、國防建設上，焊接技術將會不斷創新，不斷發展，將會越來越重要。

參考文獻：

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