李小斌
【摘 要】材料成型与控制工程中金属材料加工作为主要内容,随着机械化水平提高,各制造企业持续优化金属材料加工工艺,提升材料成型的质量。有鉴于此,文中以材料成型与控制工程为切入点,分析做好金属材料加工的具体措施。
【关键词】材料成型;金属材料;加工质量
材料成型及控制工程是机械制造行业的重要工序,而且金属加工作为电力制造、航空航天、船舶制造等行业的基础工艺,提高材料成型质量,是优化机械制造水平的必要条件。本文就此展开论述。
1金属材料加工特性与原则分析
近年来,在科学技术快速发展的背景下,逐渐研发出很多合金,这些合金与纯金属相比,硬度更高,物理性能更加良好,可以在实际应用当中发挥出更大的作用,因而对成型加工提出更高的要求,具体分别表现在锻造、锻压与焊接三个方面。通过对相关资料进行查询可以发现,金属材料的熔点非常高,抑制了材料内部的流动与收缩性,这一现象的存在,赋予金属材料加工方式独特的特定。通过锻压,能够进一步增强材料的塑性,有利于材料的成型;通过锻造,将材料打造成特定的形态;通过焊接,将多个模块有效连接到一起,形成一个构件整体,从而可以应用在具体工程内。在焊接时,应对焊缝进行控制,避免出现气孔,提高焊接的质量,确保其在实际当中发挥出最大的作用。
在现代社会发展的过程中,相对于其他材料来说,金属更耐磨,且硬度相对较高,金属材料在机械设计、工程建设等领域进行了广泛的应用,对整个社会的发展具有重要意义。同时,也是由于这些特点的存在,为这类材料的成型加工带来了更大的困难。所以,在实际当中,应根据金属材料的特点,再结合实际需求,采用科学合理的加工技术,只有这样,才会使加工出来的产品能够发挥出最大作用。对于金属材料成型加工来说,是一项非常繁琐的程序,不仅涉及多方面的科学知识,而且操作过程非常复杂,因而对加工工艺提出较高的要求。在我国金属加工领域当中,已存在很多加工技术,这些技术各自具有不同的特点,但任何一個技术,在使用时若受到外界因素的影响导致意外出现,均会对整个材料加工造成干扰,影响材料的具体应用。
2金属材料加工成型的技术手段
2.1机械加工成型的核心原理
在金属材料成型与控制工程中,金刚石刀具是应用率较高的金属切割刀具,可用于对铝基复合材料与金属基复合材料的精加工。常见的金刚石刀具类型主要包括钻、铣及车等。铝基复合材料的金刚石刀具加工形式可细化为如下几类:车削形式、铣削形式与钻削形式。其中,钻削形式的关键在于借助镶片麻花钻头进行加工,应用频率较高的包括B4C及SiC颗粒钻削,且添加适量的外切削液,能起到增强材料使用性能的作用。铣削形式主要依靠粘结剂与端面铣刀的协调配合完成材料加工,碳化硅颗粒可增强铝基复合材料的性能,之后再通过添加适量的切削液完成冷却。相比之下,车削加工形式的操作工序最为简便,以硬合金刀具为主,并以乳化液作为冷却处理介质。
对于该技术来说,需要的能耗并不是很多,主要是将金属加工成胚料后,利用铸造技术对其进行加工,并待其将要凝固时,对其进行相应的轧制,之后按照这一流程进行反复操作,从而得到所需金属零件。采用该技术对有色金属进行加工时,操作相对较为简单,增加生产效率的同时,由于所需要的能耗并不是很高,还节约了能源,降低了企业的生产成本,加强了对环境的保护,对企业、自然、社会等多个方面价值较高。
2.2挤压与锻模塑性成型的核心原理
在金属材料成型加工过程中,要通过模具表面涂层和添加润滑剂等方式,调整技术操作环节的压力系数,减小摩擦阻力,确保加工工序的流畅衔接。数据显示,采取这样的辅助措施,可将加工环节的挤压力缩减35%左右,从而减小挤压力系数,以防摩擦阻力过大对模具造成机械性损伤。
此外,还可以结合实际情况,适当增加挤压温度,加强金属基材料的可塑性。在金属基材料中添加适量的增强颗粒,可进一步弱化金属基材料的可塑性,从而增强抗性变能力。此时,再提升挤压温度,可加快增强颗粒与金属基材料的溶合速率。从专业角度来说,提升增强颗粒含量会在很大程度上影响挤压速率。为此,应当在金属基复合材料中的增强体颗粒浓度偏低时,提升挤压速率。需要格外注意的是,要严格控制挤压速率,保证技术操作的适中性。一旦挤压速度过快,会导致成型后的金属材料出现横向裂纹,影响成型加工的质量。总而言之,在金属材料加工成型阶段,相关技术人员不仅要在材料表面添加润滑剂,还需严格控制挤压温度,且结合实际情况,控制挤压速率,最大限度地保证成品质量。
2.3铸造成型的核心原理
在加工生产有机复合材料环节,铸造成型技术的应用频率较高,并取得了良好的成效。在铸造过程中,应结合实际需求,添加适量的增强颗粒,增强熔体粘度,提升流动性,进而加快熔体与增强颗粒间的化学反应,优化材料的物理属性。在铸造操作阶段,专业技术人员需严格控制熔化速率、反应温度与保温时效。在持续高温条件下,添加适量的碳化硅颗粒,以提升界面反应速率,其化学反应方程式为3SiCA1→A14C3+3Si。在实际加工作业过程中,针对熔体粘度较大的问题,技术操作人员需优选精炼手段,添加适量的变质剂造渣,加快化学反应速度,保证成型质量满足实际需求。需要着重注意的是,此类操作模式并不适用于颗粒增强铝基复合材料。
2.4粉末冶金成型的核心原理
粉末冶金成型技术的实践应用时间相对较长,最早源自于制造晶须及颗粒,因其诸多优势,被逐步拓展应用到材料零部件与金属基复合材料加工成型中。粉末冶金成型技术具有丰富的实践经验,适用于尺寸小、外观形状简单且精密度要求高的零部件加工工艺。粉末冶金成型技术具有增强相分布均匀、增强相可调节以及界面反应较少等优势特征。以DWA公司为例,其将粉末冶金成型技术拓展应用到各类产品加工制造工程中,如管材、自行车零配件、自行车骨架等,取得了理想的效果。由于粉末冶金成型技术加工的产品具有耐磨损性强、抗压强度等级高等特征,备受航空航天、船舶制造与汽车制造等行业的推崇。
2.5锻造成型技术
对有色金属材料进行成型加工时还可以采用锻造成型技术,采用该技术手段要确保整个加工活动的有效性,应开展良好的检验工作。对于该技术来说,可以针对设计要求,制造出精确度较高的零件。该技术功能良好,但投入成本较高,虽然可以对所有金属进行加工,但通常情况下,主要应用在复合材料的加工当中。通过对我国金属加工市场进行调查可以发现,随着科学技术的更新换代,该技术也在不断发展,使得技术更加复杂,导致该技术应用的过程中,滞后性更加显著。此外,为了进一步增强材料的流动性,并赋予其更加良好的物理性能,应在铸造时不断优化技术参数,完善工艺方法。一般来说,有色金属处于高温环境中,化学性质会出现变化,因而在铸造的同时,可以加入压铸等技术,通过这些技术的应用,防止各种不良问题的出现,确保材料加工有序进行。
结语
总之,金属材料的成型与控制工程具有极高的难度系数,其发展前景广阔。伴随现代科技的快速发展,金属材料加工受到各行业领域的高度重视,相关人员要通过专项科研,不断提升加工技术水平,保证成型质量,以增强该行业的核心竞争力。
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(作者单位:西安航空制动科技有限公司)