控制工程中金屬材料加工探析

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摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，我國的工業(yè)也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，各行各業(yè)對(duì)于金屬材料的使用也逐漸提升，尤其是汽車白車身而言，必須要加強(qiáng)材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析，進(jìn)而有效地提升金屬產(chǎn)品的加工質(zhì)量和效率的同時(shí)，提升汽車白車身的各項(xiàng)性能。

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料加工

0引言

由于傳統(tǒng)的加工方式所選用的加工設(shè)備較為落后，所以導(dǎo)致其在金屬加工精度以及效率均存在一定的問題，進(jìn)而嚴(yán)重制約了我國工業(yè)的發(fā)展，而隨著材料成型與控制工程的發(fā)展，有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)金屬加工技術(shù)的不足，不僅實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化加工，而且還有效的提升了加工質(zhì)量，從而更好地滿足實(shí)際汽車白車身各項(xiàng)性能需求。

1材料成型與控制工藝的概述

1.1材料成型與控制工藝的概述

在對(duì)金屬材料進(jìn)行加工的過程中可以通過增加一些其他類物質(zhì)來提升金屬復(fù)合材料的耐磨性以及抗壓性并且通過金屬材料種類差異而科學(xué)的選擇合適的加工工藝，進(jìn)而最大限度的發(fā)揮金屬材料的優(yōu)勢作用。由于材料成型與控制工藝涉及了較多的加工工藝，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中相關(guān)人員不僅要進(jìn)行深入的研究，而且還要切實(shí)的掌握各金屬材料的特征，進(jìn)而在保證金屬可塑性的同時(shí)確保加工成型。

1.2金屬材料的選材原則

在對(duì)金屬材料進(jìn)行加工成型的過程中需要在該過程中增加一些其他物質(zhì)或者金屬復(fù)合材料，進(jìn)而提升材料的強(qiáng)度以及耐磨性。但是，對(duì)于金屬復(fù)合材料的加工成型而言，其在很大程度上加大了加工難度，為此，要根據(jù)實(shí)際的制造需求來選擇添加的金屬材料。譬如，在對(duì)連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的加工過程中往往要通過復(fù)合成型的方式來進(jìn)行機(jī)械加工；而對(duì)于僅有一部分的金屬復(fù)合材料而且則僅需要依靠鍛造技術(shù)才能加工成型。除此以外，在實(shí)際的簡述材料加工成型過程中還必須要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，那是因?yàn)?，如果在材料成型與控制工程中即便存在細(xì)小的誤差，均會(huì)導(dǎo)致金屬材料加工成型出現(xiàn)嚴(yán)重的問題，繼而影響到后期的設(shè)備的使用以及質(zhì)量，為設(shè)備的運(yùn)行帶來巨大的安全隱患。為此，在材料成型加工過程中，相關(guān)人員必須要嚴(yán)格對(duì)金屬材料進(jìn)行控制，科學(xué)的按照金屬材料不同性質(zhì)以及可塑性等，科學(xué)的選擇加工成型技術(shù)，進(jìn)而促進(jìn)材料成型的順利進(jìn)行提升金屬材料的正常使用。

2金屬材料工藝種類

2.1鑄造工藝

所謂的鑄造工藝指的主要是對(duì)金屬進(jìn)行加熱直至其發(fā)生熔化，然后將其金屬液體倒入模子或者砂型中，進(jìn)而形成液態(tài)形式，之后再通過相關(guān)工藝要求進(jìn)行制造成型。在此過程中，必須要根據(jù)金屬材料的性能嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行科學(xué)操作，進(jìn)而才能保證材料成型質(zhì)量。就目前而言，根據(jù)鑄造材料和澆筑方式的不同主要分為砂型鑄造以及特殊鑄造。

2.2焊接工藝

對(duì)于金屬材料的加工工藝而言，通過焊接方式來將金屬材料制造為目標(biāo)產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)工藝中應(yīng)用最為廣泛。作為一種帶來材料對(duì)焊接的適應(yīng)特性的表現(xiàn)形式，焊接性是衡量某一種材料在焊接工藝過程中得到良好接頭的難易程度以及接頭穩(wěn)定性是否良好的標(biāo)準(zhǔn)。就目前而言，焊接工藝主要包括工藝以及應(yīng)用焊接兩種，對(duì)于金屬材料的焊接性而言，其與材料自身以及焊接工藝均有一定的影響。另外，即便是處于相同的焊接工藝下，相同的材料也會(huì)表現(xiàn)出不同的焊接性。

2.3切削工藝

所謂的切削工藝指的主要是通過刀具或者砂輪等工具將工件的一部分進(jìn)行削除。而隨著科技的進(jìn)步，切削速度也得到了明顯的提升，由此有效地提升了材料削切率。在對(duì)金屬材料進(jìn)行切削過程中，當(dāng)切削達(dá)到某一特定的參數(shù)后，其切削力會(huì)下降30%左右，尤其是對(duì)于徑向切削力的降低尤為明顯，所以可以有效地提升了薄壁細(xì)肋件等剛性較差構(gòu)件的加工效率。當(dāng)元件處于高速切削過程中，由于其處于冷卻的狀態(tài)所以主要應(yīng)用在熱變形構(gòu)件的加工中。

2.4鍛壓工藝

對(duì)于鍛壓工藝而言，其應(yīng)用范圍不僅較為廣泛而且?guī)缀蹩梢詽M足所有金屬材料的加工，通過鍛壓配合CNC加工可以有效地滿足所有構(gòu)件的加工要求。對(duì)于鍛壓工藝而言其必須要滿足金屬材料的所有需求才能更好地確保構(gòu)件的防沖擊性，所以其在應(yīng)用過程中還要充分地結(jié)合金屬材料的特征來進(jìn)行加工并且要嚴(yán)格的按照相關(guān)工藝進(jìn)行操作。因?yàn)殄憠寒a(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及精密性較高，而在配合CNC加工有可能有效的節(jié)省加工成本，所以被廣泛的應(yīng)用在金屬材料的加工成型。為了有效的防止產(chǎn)品尖角過度的問題，所以在加工過程中應(yīng)當(dāng)保證圓角高于R0.3。

3材料成型與控制工程中的金屬材料加工工藝

3.1鍛模塑性與擠壓成型

在材料成型與控制工程中的金屬材料加工中往往需要通過涂層或者潤滑油等來提升模具的擠壓力，并起到材料與模具間的潤滑作用，進(jìn)而有效地降低了工作難度。在金屬材料加工過程中如果擠壓過力往往會(huì)導(dǎo)致金屬和模具間摩擦力的增大，進(jìn)而導(dǎo)致其損耗增大，降低金屬的可塑性，甚至導(dǎo)致其發(fā)生變形，嚴(yán)重影響了成型材料的應(yīng)用效率。為此，通過在加工過程中適當(dāng)?shù)募尤霛櫥突蛘咄繉拥炔粌H降低了擠壓力，而且還可以有效的促使摩擦力降低30%作用。而且，通過在金屬材料中加入一定的增強(qiáng)顆粒，可以有效的提升金屬材料的可塑性，進(jìn)而提升金屬的抗變性能，提升成型構(gòu)件的加工質(zhì)量。需注意的是，在實(shí)際的鍛模塑性過程中，相關(guān)人員必須嚴(yán)格的控制擠壓速率，嚴(yán)禁操作過快或者過慢，進(jìn)而避免材料成型后出現(xiàn)裂紋或者密度值出現(xiàn)較大的誤差等問題。

3.2熱處理法

所謂的熱處理加工方式主要是對(duì)所加工的金屬材料進(jìn)行加熱處理，目前熱加工的方式主要包括三種，在實(shí)際應(yīng)用過程中要科學(xué)的根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。第一，高功率密度激光熱加工法。該加工方式主要是被應(yīng)用在汽車部件的加工成型過程中。那是因?yàn)椋摲N熱加工工藝所制作的構(gòu)件不僅具有較好的耐磨性而且強(qiáng)度以及硬度均可以滿足汽車的實(shí)際需求，有效的提升了汽車車身的防腐能力；第二，硬涂層加工技術(shù)。該技術(shù)主要是作用在金屬材料的表面，所以通過該方式進(jìn)行加工的產(chǎn)品具有較長的使用壽命，而且操作較為便捷；第三，應(yīng)用化學(xué)原理的薄層滲透加工技術(shù)。此種技術(shù)應(yīng)用要比前兩種方式更為廣泛，而且效率較高不僅降低了能量消耗、保護(hù)了環(huán)境，而且還縮短加工時(shí)效。其中，對(duì)于汽車車身的加工而言其應(yīng)用作為廣泛的就是熱成型加工技術(shù)。由于汽車車身的特殊性，所以其在進(jìn)行成型加工過程中其材料往往需要控制在一定的溫度范圍內(nèi)，進(jìn)而才能保證零部件的形態(tài)處于合理的范圍內(nèi)，這也是汽車零件生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)?；诖?，在進(jìn)行成型加工中必須要保證零件變形量較小，一旦材料的溫度或者承壓能力受到變化均會(huì)導(dǎo)致其壓力的改變進(jìn)而導(dǎo)致其溫度不穩(wěn)定導(dǎo)致變形問題，所以在進(jìn)行汽車車身零件的熱成型加工中必須要嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行操作。

3.3焊接成型

對(duì)于傳統(tǒng)的成型加工技術(shù)而言其主要是利用焊接后的二次成型來提升構(gòu)件的成型質(zhì)量。焊接成型技術(shù)主要在高溫以及高壓的情況下，通過焊接材料譬如，焊條或者焊絲的作用下對(duì)各金屬材料進(jìn)行整合，然后進(jìn)行加工成型的技術(shù)。此技術(shù)主要是被應(yīng)用在航天、汽車機(jī)械制造等領(lǐng)域中。須注意的是，在進(jìn)行焊接成型加工過程中，金屬材料間有可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而增強(qiáng)金屬和增強(qiáng)物之間的接觸，進(jìn)而降低了焊接速率。為了有效地解決此類問題在實(shí)際焊接過程中需要通過軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)方式來進(jìn)行金屬或者增強(qiáng)物的轉(zhuǎn)換，然后再把焊接接頭放置到高溫環(huán)境下，進(jìn)而使其成為融化形態(tài)進(jìn)而成型加工。譬如，在對(duì)汽車車身的成型加工而言，焊接技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的加工技術(shù)之一，尤其是隨著科技的進(jìn)步新型焊接技術(shù)的應(yīng)用。其中對(duì)于汽車白車身焊接成型加工而言其技術(shù)主要包括以下幾種：第一，車身激光焊接技術(shù)。該技術(shù)主要是在進(jìn)行汽車車身的加工過程中，通過應(yīng)用此技術(shù)來提升車身的質(zhì)量以及外形的美觀度，進(jìn)而提升對(duì)于汽車車身的成型焊接質(zhì)量和焊接深度等，降低車身構(gòu)件的變形發(fā)生幾率；第二，車身等離子焊接技術(shù)。在進(jìn)行車身加工制造過程中，通過車身等離子焊接技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效地提升了焊接強(qiáng)度，降低了焊接變形發(fā)生幾率，而且還可以有效地提升車身的美觀度，加快焊接速度，繼而提升車身整體加工質(zhì)量和效率。另外，對(duì)于車聲成型加工技術(shù)而言，其還應(yīng)用了二氧化碳保護(hù)焊技術(shù)、電阻點(diǎn)焊技術(shù)以及電阻釬焊等技術(shù)，有效的提升了汽車焊機(jī)質(zhì)量和效率。同時(shí)對(duì)于車身的連接技術(shù)而言，還包含了鉚接技術(shù)、結(jié)構(gòu)膠連接技術(shù)以及螺接技術(shù)等，進(jìn)而有效地提升了車身的穩(wěn)定性并且線型更為美觀。

3.4粉末冶金

在材料成型與控制工程中的金屬加工而言，相關(guān)人員可以通過適當(dāng)?shù)脑黾咏饘兕伾蛘吲c其質(zhì)地相符的金屬粉末來一起加入到零件模具中，進(jìn)而確保這些金屬粉末在受到高溫情況下則可以有效的與模具進(jìn)行融合，并且還會(huì)不會(huì)出現(xiàn)任何縫隙而形成一個(gè)完整高質(zhì)量的模具。換而言之，粉末冶金技術(shù)其實(shí)就是一種拼接技術(shù)，且并不需要較高的技術(shù)專業(yè)操作以及其他設(shè)備的輔助就可以完成加工成型，繼而最大程度的實(shí)現(xiàn)資源的利用。譬如，對(duì)于汽車白車身的中強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件而言，其中應(yīng)用最為典型的曲軸帶輪、曲軸正時(shí)齒輪以及水泵帶輪等零件的材料主要為Fe-C-Cu材料，中高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件典型零件發(fā)動(dòng)機(jī)、鏈輪以及變速箱傳動(dòng)等零件由于不僅要承載較大負(fù)荷，而且還要具有較好的耐磨性，所以其粉末冶金成為主要為Fe-C-Cu-Ni或者Fe-C-Cu-Ni-Mo等，而對(duì)于高性能粉末燒結(jié)件而言，就目前的應(yīng)用情況來看其主要應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速器方面，形狀較為多樣，且密度、強(qiáng)度較高，典型的零件有驅(qū)力器驅(qū)動(dòng)齒輪、變速器油泵以及發(fā)動(dòng)機(jī)連桿等構(gòu)件，總之通過冶金粉末技術(shù)的應(yīng)用有效地提升了材料成型與控制工程中對(duì)于金屬材料的加工質(zhì)量和效率，進(jìn)而提升了汽車白車身的產(chǎn)品質(zhì)量。

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作者:王有成 單位:甘肅省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究