材料成型與控制工程模具制造技術(shù)研究

王穎

摘要：近年來，材料成型與控制工程模具制造技術(shù)快速發(fā)展，工藝過程控制優(yōu)化、裝備模具升級(jí)、自動(dòng)化水平提高，促進(jìn)新技術(shù)和新材料新設(shè)備的廣泛應(yīng)用，滿足各個(gè)應(yīng)用方的多樣化需求，例如軌道交通和電氣電力等，獲得不錯(cuò)的成績。隨著節(jié)能環(huán)保、智能高效、市場拓展目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)，行業(yè)人員積極加大相關(guān)技術(shù)的研究與創(chuàng)新，帶動(dòng)更多行業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：材料成型;控制工程;模具制造技術(shù);智能化

1 材料成型與控制工程模具制造技術(shù)類型分析

1.1 一次成型技術(shù)

1.1.1 常用技術(shù)

對(duì)于硬度低并且具有較好塑性的材料，例如鎂合金等，采用一次成型技術(shù)，運(yùn)用擠壓和拉拔以及軋制等方法，實(shí)現(xiàn)成型處理。對(duì)于強(qiáng)度高的金屬，采用鑄造方法能夠?qū)崿F(xiàn)一次成型。目前，采用的一次成型技術(shù)如下∶（1）擠壓成型技術(shù)。按照技術(shù)流程，將金屬工程材料，放人到對(duì)應(yīng)型號(hào)模具的擠壓機(jī)械中，借助擠壓機(jī)械的力量，對(duì)材料進(jìn)行加壓達(dá)到塑性變形和材料擠壓成型的效果。采用擠壓成型技術(shù)手段，不僅能夠解決產(chǎn)品外形線條方面存在的不流暢問題，而且表面比較平滑，產(chǎn)品的使用效果得到增強(qiáng)。技術(shù)的關(guān)鍵在于材料與擠壓模具的硬度系數(shù)比例，防止因?yàn)槟＞唠y以承受壓力造成碎裂，最終引發(fā)事故。（2）冷軋與拉拔成型技術(shù)。不同于擠壓成型技術(shù)，此技術(shù)使用冷軋機(jī)，利用軋銀開展材料的冷軋?zhí)幚恚m用于材質(zhì)均勻的金屬工程材料。對(duì)于冷軋生成熱的問題，可采取冷卻或者其他方式處理。采用的拉拔成型技術(shù)，借助拉拔機(jī)，對(duì)材料實(shí)施強(qiáng)力拉伸。技術(shù)的關(guān)鍵在于保障材料的韌性和表面摩擦系數(shù)達(dá)標(biāo)，具有生產(chǎn)制造速度快的優(yōu)勢。

1.1.2 新技術(shù)

技術(shù)應(yīng)用實(shí)例∶汽車輕量化背景下，要求不能影響強(qiáng)度，同時(shí)達(dá)到減輕重量的目的。通過使用新材料與新制造工藝，促進(jìn)生產(chǎn)周期縮短，達(dá)到降低成本的效果。目前，采用的是E-LFT混合材料成型技術(shù)，通過將長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料和金屬基材成型工藝整合，使用粘合劑達(dá)到塑料與金屬板連接的目的。采用的E-LFT一次性擠壓復(fù)合工藝，先進(jìn)行熱塑性聚丙烯或者聚酰胺材料的模壓成型處理，完成塑料顆粒的熔化處理后，再擠出機(jī)內(nèi)添加玻璃纖維，最終擠出的溶體受到垂直方向的壓力產(chǎn)生流動(dòng)。利用此工藝手段，能夠?qū)崿F(xiàn)10C15mm長度纖維增強(qiáng)效果，相比注塑成型件，能夠有效提升部件強(qiáng)度，同時(shí)質(zhì)量比較輕。基于汽車輕量化要求，為增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)度，多選擇長波纖維或者碳纖維增強(qiáng)，考慮到成本控制多設(shè)置在高載荷部位，例如座椅結(jié)構(gòu)件等。對(duì)于高負(fù)載情況，金屬材料有著突出的優(yōu)勢，塑料/金屬混合部件不僅具有輕量化特點(diǎn)，還具有強(qiáng)度優(yōu)勢。采用激光技術(shù)對(duì)金屬表面進(jìn)行處理，之后在一次性擠壓工序中達(dá)到塑料與金屬的復(fù)合。通過激光處理能夠?qū)崿F(xiàn)熱塑性溶體和金屬有效結(jié)合的效果，拉伸強(qiáng)度大約為12MP_，剪切強(qiáng)度能夠達(dá)到48MP_。部分研究團(tuán)隊(duì)圍繞混合材料控制臂的設(shè)計(jì)開發(fā)，進(jìn)行了相應(yīng)的研究。使用DP800以及PA6，利用全自動(dòng)E-LFT生產(chǎn)線，采用25mm玻纖維增強(qiáng)。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，通過在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)直接配制60%塑料與40%玻纖維的混合物，也就是說不使用PACF40棒狀顆粒原料，使用聚酰胺.添加劑以及玻璃纖維直接混配擠出，整個(gè)過程只需要60s。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新控制臂成功減重20%。

1.2 二次成型與控制技術(shù)

1.2.1 傳統(tǒng)技術(shù)

目前，常用的技術(shù)方法如下∶（1）鍛造成型技術(shù)。采用鍛造二次成型與控制技術(shù)，將金屬工程材料進(jìn)行加熱，達(dá)到奧氏體化溫度水平以上，之后利用機(jī)械施加沖擊和壓力，達(dá)到鍛造成型的效果。例如，碳鋼材料，其奧氏體問題一般在727C912℃。采用此技術(shù)手段，進(jìn)行鍛造成型，可方便金屬器件造型的改變。整個(gè)鍛造環(huán)節(jié)，要開展高溫加熱，增加了技術(shù)把控的難度，尤其是精密性較強(qiáng)的產(chǎn)品加工。（2）沖壓成型技術(shù)。采用此技術(shù)，對(duì)低碳鋼進(jìn)行處理能夠達(dá)到需求。一般來說，金屬工程材料的塑性水平高低通常由金屬的含碳量決定。若含碳量高，則塑性越差。采用沖壓成型技術(shù)，為保障技術(shù)的應(yīng)用效果，要保證金屬工程材料的塑性達(dá)標(biāo)。應(yīng)用前做好材料塑性的試驗(yàn)，避免技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)造成沖壓機(jī)械破壞。（3）

焊接成型技術(shù)。對(duì)于由多個(gè)組件構(gòu)成的工業(yè)產(chǎn)品，為保證精密性或者生產(chǎn)效率等達(dá)到要求，采用焊接二次成型技術(shù)手段，開展組裝焊接，能夠獲得不錯(cuò)的成效。根據(jù)金屬工程材料的種類與特點(diǎn)，選擇電氣焊和氬弧焊等技術(shù)，保障焊接的質(zhì)量。

1.2.2 新技術(shù)

以核電站應(yīng)用情形為例分析，修建核電站有著嚴(yán)苛的要求，這是因?yàn)楹穗娬咎N(yùn)涵大量的能量，存在很大的安全隱患。若發(fā)生事故則會(huì)造成輻射外露，最終造成嚴(yán)重的后果。在進(jìn)行修建時(shí)必須要做好技術(shù)的把控，保證建造的質(zhì)量。目前，我國鋼鐵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新，成功鍛造出無焊縫不銹鋼環(huán)形鍛件，獲得了多項(xiàng)技術(shù)紀(jì)錄。此環(huán)的長度為15.6m，重量為15t，為中國第一個(gè)百噸級(jí)鍛件，已經(jīng)達(dá)到鍛造件的標(biāo)準(zhǔn)。從金屬環(huán)的制造層面分析，采用的是新金屬構(gòu)筑成型技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)為中科院金屬所研制，整體無縫隙焊接，均質(zhì)化程度高，同時(shí)具有較好的組織均勻性。

1.3 非金屬材料成型與控制技術(shù)

（1）擠壓成型技術(shù)。同金屬材料采用的技術(shù)相比，非金屬采用的技術(shù)更具有靈活性。采用擠壓成型技術(shù)，借助液壓機(jī)與其他大型扭矩傳輸機(jī)，給材料施加強(qiáng)大的壓力，最終達(dá)到加壓成型的目的。采用的擠壓成型技術(shù)，具有操作簡單的優(yōu)勢，并且成本也比較低，為有機(jī)材料工業(yè)產(chǎn)品制造提供了技術(shù)支持。（2）注射成型技術(shù)。將原材料采用注射的手段，進(jìn)行塑性處理。整個(gè)技術(shù)的流程為，將原材料實(shí)施熔化處理，同時(shí)放置到注射設(shè)備內(nèi)，對(duì)設(shè)備施加壓力，使其內(nèi)部擁有足夠的壓力，滿足注射的要求。將熔化后的非金屬材料，利用壓力動(dòng)力注人到塑性模具內(nèi)，經(jīng)過冷卻固化之后，完成產(chǎn)品的制作。一般來說，對(duì)于流水線制式工業(yè)品，多采用此技術(shù)手段。

2 材料成型與控制工程模具制造技術(shù)應(yīng)用發(fā)展策略

2.1 創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制

技術(shù)應(yīng)用端的需求快速增加，帶動(dòng)了技術(shù)創(chuàng)新需求的增加，為促進(jìn)材料成型與控制工程模具制造技術(shù)的持續(xù)化發(fā)展，要加大相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人才的培養(yǎng)，為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展注人新動(dòng)力，增強(qiáng)發(fā)展的活力。從企業(yè)角度分析，要定期組織技術(shù)培訓(xùn)，切實(shí)提高材料成型與控制工程模具制造技術(shù)水平，增強(qiáng)安全意識(shí)，凝聚更多的創(chuàng)新創(chuàng)造力，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的有效提高。圍繞生產(chǎn)端的情況，積極優(yōu)化成型與控制流程，增強(qiáng)安全生產(chǎn)意識(shí)，扎實(shí)推進(jìn)制造安全標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

2.2 加大新技術(shù)的研究

站在材料成型與控制工程模具制造技術(shù)持續(xù)化發(fā)展的角度分析，主要朝環(huán)保.智能.高效等方向發(fā)展，企業(yè)和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)以及高校等，也都在圍繞相關(guān)技術(shù)加大研究力度。若能夠掌握核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，例如芯片材料制造技術(shù)等，對(duì)促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展可起到積極的作用。這需要研究人員能夠手拉手，形成強(qiáng)大的力量，共同促進(jìn)材料成型與控制工程模具制造技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

結(jié)束語

綜上所述，材料成型與控制工程模具制造技術(shù)快速發(fā)展與創(chuàng)新，為制造提供了多樣化選擇。從技術(shù)的應(yīng)用角度分析，若想實(shí)現(xiàn)技術(shù)的價(jià)值，要做好各個(gè)方面的把控，一是結(jié)合實(shí)踐提出創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制：二是選擇適宜的材料：三是加大新技術(shù)的研究：四是把控工序流程等策略。

參考文獻(xiàn)

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