材料成型與控制工程中的金屬材料加工探討

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摘要：在制造業中，材料成型以及控制工程技術對于制造業發展情況具有關鍵性影響，同時也是影響其發展前景的關鍵因素。因此，制造業應該對該工程技術予以重視，科學選擇加工工藝。對此，本文闡述了金屬材料成型與控制工程概述，介紹了金屬材料采用原則，提出了金屬材料的加工工藝。

關鍵詞：材料成型;控制;材料加工

前言：在工業化進程持續發展過程中，在金屬材料方面的需求持續增加，對于材料的性能要求也持續提升，材料成型與控制工程對于工業機械生產水平以及材料利用率等方面具有直接關聯，在制造業中具有重要地位。成型以及控制技術的進步需要通過長時間探索研究，還需要對材料結構與適用環境進行明確。所以，需要對材料成型以及加工工藝予以足夠重視，對材料應用特點與成型方法予以明確，將材料性能優勢充分發揮出來，以充分促進工業生產。

1金屬材料成型與控制工程概述

在科技快速發展過程中，我國工業化建設活動中開始廣泛應用相關新技術與新工藝，進一步促進材料加工業以及制造業發展水平，在材料成型以及加工等方面的要求進一步提高。材料成型以及控制工藝對于材料應用價值有著直接影響，所以，需要對成型與控制工藝、方法與理論體系等加以重視，根據金屬材料具體性能特點，科學選擇加工工藝，以充分保證加工水平。成型以及控制工程一般是借助對不同材料表面形態、微觀結構與宏觀結構等方面進行全面的分析，深入研究塑性成型與熱加工方法。在建筑行業、設備加工以及機械制造等行業中，該技術的應用較為廣泛，與產品制造與設備制造等方面的效率有著直接關聯，會對制造業經濟效益產生一定影響。一般，設計產品時，應該根據成型以及控制工程加工工藝與相關理論，對材料加工目的、使用特點等進行明確，科學開展材料加工作業。在工業生產活動中，金屬材料應用較為廣泛，該技術主要是結合金屬材料展開分析，對材料成型以及制造核心技術持續研究，在金屬材料中引進前沿技術手段，充分促進制造行業升級以及革新，充分提升工業生產水平^[1]。

進行材料加工活動時，會涉及焊接、鑄造、鍛造、擠壓、沖壓等工藝技術，在技術水平方面具有較高要求，任何環節出現失誤，均會影響產品質量，破壞其使用性能。因此，進行加工前，應該充分分析以及測試材料化學性質與物理性質，保證材料符合加工成型規范，以此為基礎根據材料運行環境，科學生產復合材料。

2金屬材料采用原則

2.1實用性

在挑選金屬材料過程中，應該積極遵循實用性原則，可以充分提高產品實現規定功能，強化金屬材料實用性以及可塑造性。首先，應該對產品的功能要求進行全面分析，結合相關零件產品與使用要求等因素合理挑選金屬材料。其次，對于產品結構來講，各個金屬材料在結構方面存在一定差異，開展成型加工活動時，需要選擇相應工藝，水中呈現的性質也有所不同。所以，需要對金屬材料結構進行科學選擇。再次，應該對材料安全性進行充分考慮，對材料加工與使用等方面的風險隱患進行預測，科學制定預防策略。最后，對工作環境加以注意，在運行環境中，一些外部因素會影響金屬材料，比如振動、沖擊、腐蝕性與溫度濕度等，所以應該提供健康的運行環境，進而將材料性能有效發揮出來，同時提高材料質量^[2]。

2.2環境性

首先，盡量采用無鍍層、涂層原材料當前，一些金屬材料基于防腐、美觀等方面要求，會對金屬材料進行鍍層與涂層設置。然而涂層工藝中存在有毒物質，會嚴重影響環境，材料廢氣之后無法進行有效回收率用，同時嚴重污染環境問題。其次，控制材料種類。設計人員挑選材料過程中，盡量控制材料種類，通過此種方式能夠促進零件生產管理以及分類管理效果，促使零件結構得到有效簡化，同時也可以保證材料回收質量。

3金屬材料的加工工藝

3.1粉末冶金

對于材料成型金屬加工來講，操作人員可以借助添加適當金屬顏色，或是將相應質地的金屬粉末向零件模具中添加，可以保證相關技術粉末基于高溫條件，與模具之間展開充分融合，同時不會發生縫隙缺陷問題，充分提高模具完整性。該技術屬于拼接技術，同時對于專業操作并無較高要求，能夠充分提高資源利用效率。比如，比如在汽車車身強度構件中，涵蓋水泵帶輪、曲軸輪帶以及其他典型零件材料主要選擇Cu-C-Fe材料，變速箱傳動、鏈輪、發動機等中高強度結構件，因為需要承載的負荷較大，同時在耐磨性等方面具有較高要求，因此相應粉末冶金一般以Mo-Ni-Cu-C-Fe或是Ni-Cu-C-Fe等材料為主。在高性能粉末構件方面，以現階段實際情況來講，在變速器與發動機方面具有廣泛應用。總而言之，借助粉末冶金工藝，可以充分強化金屬材料加工效率以及加工質量，有效保證汽車質量。

3.2斷模塑性以及擠壓成型

對于金屬材料的加工活動來講，一般需要借助潤滑油與涂層等方式，促使模具及壓力得到有效強化，同時可以促進模具和材料之間的潤滑，進而充分減小加工難度。開展加工活動時，若是擠壓力較大，則會造成模具與金屬材料摩擦力增加，嚴重影響損耗，同時使得金屬可塑性受到影響，還會造成變形問題，對成型材料應用率產生影響。所以，開展及加工活動時，科學加入潤滑油等可以充分減小擠壓力，同時還能夠減少30%左右的摩擦力。同時，將增強顆粒加入到金屬材料中，能夠充分強化金屬材料可塑性，保證成型構件質量。另外，進行鍛模塑性活動時，操作人員應該對擠壓速率進行嚴格控制，避免操作過慢或是過快問題，以充分防止材料成型之后發生密度值較大或是裂痕問題。

3.3熱處理法

對于熱處理工藝，主要涵蓋三種類型。首先，高功率密度激光熱加工技術。該加工工藝在汽車部件成型加工活動中具有廣泛應用。主要是由于采用該工藝開展構件加工活動，可以充分提高構件硬度、強度與耐磨性，保證汽車加工運行需求得到充分滿足，并提高車身防腐水平。其次，硬涂層工藝。該工藝一般是作用于材料表面，因此借助該工藝開展產品加工活動，可以充分延長產品使用期限，同時操作便捷。再次，薄層滲透工藝。相比于前兩種工藝，該工藝的應用更加廣泛，具有良好加工效率，充分減少能量消耗問題，促進生產加工活動中的環保效果。在汽車車身加工生產活動中，熱成型加工工藝應用最為廣泛，因為汽車車身具有一定特殊性，因此開展成型加工活動時，需要對材料溫度進行有效控制，因此，以充分提高零部件形態合理性，企業是保證汽車零件穩定生產的關鍵保障。對此，開展加工活動室，應該盡量控制零件變形量，若是材料承壓能力與材料溫度受到影響，則相應壓力就會出現變化，進而造成變形問題，因此，開展熱成型加工活動時，應該積極根據操作流程展開操作^[3]。

3.4軋制成型

該工藝主要是借助旋轉軋輥之間的各種形狀間隙促使金屬胚料成型，因為基于軋輥壓縮，所以可以減小材料截面，增加材料長度，在鋼材生產中該成型工藝較為常用，一般用于管材、板材、型材生產加工。以材料屬性角度分析，涵蓋冷軋與熱軋兩種工藝形式。

①冷軋。原料采用熱軋鋼卷，通過酸性溶液將氧化皮層去除之后開展冷連軋作業，制作軋硬卷成品，因為連續冷軋處理，出現冷作硬化現象，促使扎硬卷韌塑指標減小、硬度與強度增加，所以，沖壓性能會受到一定影響。在簡單并行工件中具有良好適用性。在熱鍍鋅加工中，軋硬卷是重要原料。軋硬卷通常在20t—40t范圍內，基于常溫條件，鋼卷針對熱軋酸洗卷展開連續軋制處理，內徑在610mm左右。因為沒有進行退火處理，所以其HRB在90以上，硬度較高，缺乏良好的機械性能，一般用于90°以內的折彎加工作業。一般而言，冷軋工藝是基于熱軋卷板基礎開展加工軋制作業，加工過程為：第一，熱軋;第二，酸洗;第三，皂化;第四，冷軋。

②熱軋。其主要優點就是可以對鋼錠鑄造組織進行破壞，對鋼材晶粒進行細化，同時將顯微組織缺陷消除掉，進而提高組織密實度，優化鋼材力學性能。此種優化體現于沿軋制方向方面，促使鋼材不再為不同向的同性體。開展澆筑作業時，可以在壓力與高溫作用下將疏松與氣泡等現象充分焊合掉。

其主要缺陷如下：第一，進行熱軋處理后，鋼材中氧化物與硫化物等非金屬物質會成為薄片，發生分層問題。導致鋼材厚度方向的受拉性能受到影響，同時在焊縫收縮過程中可能發生層間斷裂問題。第二，殘余應力。鋼構件基于外力影響下，其性能會受到一定影響，比如抗疲勞與穩定性等方面。第三，熱軋鋼材產品在邊寬與厚度方面無法進行有效控制。在熱脹冷縮原理下，即便初期熱軋制品在厚度與長度等方面滿足標準要求，然而在冷卻之后還是會發生負差問題，主要體現在厚度更厚、邊寬更寬。因此在大號鋼材方面，對于其角度、長度、厚度與邊寬等指標無法進行精準要求。

參考文獻：

[1]竇君，印子林，趙星昊.材料成型與控制工程中的金屬材料加工研究[J].世界有色金屬，2019（21）：240-240+242.

[2]屈升.金屬材料成型及控制工程的設計制造和加工方向[J].世界有色金屬，2019（01）：276-276+280.

[3]單松松，熊家樂，陶學祿.材料成型與控制工程中金屬材料加工探討[J].信息記錄材料，2020，21（12）：30-31.