控制工程中金屬材料加工探析
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摘要：隨著社會的發(fā)展以及科技的進步，我國的工業(yè)也迎來了新的發(fā)展機遇，各行各業(yè)對于金屬材料的使用也逐漸提升，尤其是汽車白車身而言，必須要加強材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析，進而有效地提升金屬產品的加工質量和效率的同時，提升汽車白車身的各項性能。
關鍵詞：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備較為落后，所以導致其在金屬加工精度以及效率均存在一定的問題，進而嚴重制約了我國工業(yè)的發(fā)展，而隨著材料成型與控制工程的發(fā)展，有效的彌補了傳統(tǒng)金屬加工技術的不足，不僅實現(xiàn)了自動化加工，而且還有效的提升了加工質量，從而更好地滿足實際汽車白車身各項性能需求。
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
在對金屬材料進行加工的過程中可以通過增加一些其他類物質來提升金屬復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的選擇合適的加工工藝，進而最大限度的發(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，所以在實際應用過程中相關人員不僅要進行深入的研究，而且還要切實的掌握各金屬材料的特征，進而在保證金屬可塑性的同時確保加工成型。
1.2金屬材料的選材原則
在對金屬材料進行加工成型的過程中需要在該過程中增加一些其他物質或者金屬復合材料，進而提升材料的強度以及耐磨性。但是，對于金屬復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)實際的制造需求來選擇添加的金屬材料。譬如，在對連續(xù)纖維增強金屬基復合材料的加工過程中往往要通過復合成型的方式來進行機械加工；而對于僅有一部分的金屬復合材料而且則僅需要依靠鍛造技術才能加工成型。除此以外，在實際的簡述材料加工成型過程中還必須要嚴格按照相關標準進行操作，那是因為，如果在材料成型與控制工程中即便存在細小的誤差，均會導致金屬材料加工成型出現(xiàn)嚴重的問題，繼而影響到后期的設備的使用以及質量，為設備的運行帶來巨大的安全隱患。為此，在材料成型加工過程中，相關人員必須要嚴格對金屬材料進行控制，科學的按照金屬材料不同性質以及可塑性等，科學的選擇加工成型技術，進而促進材料成型的順利進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金屬進行加熱直至其發(fā)生熔化，然后將其金屬液體倒入模子或者砂型中，進而形成液態(tài)形式，之后再通過相關工藝要求進行制造成型。在此過程中，必須要根據(jù)金屬材料的性能嚴格按照相關要求進行科學操作，進而才能保證材料成型質量。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產品在整個生產工藝中應用最為廣泛。作為一種帶來材料對焊接的適應特性的表現(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)定性是否良好的標準。就目前而言，焊接工藝主要包括工藝以及應用焊接兩種，對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行削除。而隨著科技的進步，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。在對金屬材料進行切削過程中，當切削達到某一特定的參數(shù)后，其切削力會下降30%左右，尤其是對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肋件等剛性較差構件的加工效率。當元件處于高速切削過程中，由于其處于冷卻的狀態(tài)所以主要應用在熱變形構件的加工中。
2.4鍛壓工藝
對于鍛壓工藝而言，其應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件的加工要求。對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件的防沖擊性，所以其在應用過程中還要充分地結合金屬材料的特征來進行加工并且要嚴格的按照相關工藝進行操作。因為鍛壓產品的結構強度以及精密性較高，而在配合CNC加工有可能有效的節(jié)省加工成本，所以被廣泛的應用在金屬材料的加工成型。為了有效的防止產品尖角過度的問題，所以在加工過程中應當保證圓角高于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導致金屬和模具間摩擦力的增大，進而導致其損耗增大，降低金屬的可塑性，甚至導致其發(fā)生變形，嚴重影響了成型材料的應用效率。為此，通過在加工過程中適當?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顆粒，可以有效的提升金屬材料的可塑性，進而提升金屬的抗變性能，提升成型構件的加工質量。需注意的是，在實際的鍛模塑性過程中，相關人員必須嚴格的控制擠壓速率，嚴禁操作過快或者過慢，進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所加工的金屬材料進行加熱處理，目前熱加工的方式主要包括三種，在實際應用過程中要科學的根據(jù)實際情況進行選擇。第一，高功率密度激光熱加工法。該加工方式主要是被應用在汽車部件的加工成型過程中。那是因為，該種熱加工工藝所制作的構件不僅具有較好的耐磨性而且強度以及硬度均可以滿足汽車的實際需求，有效的提升了汽車車身的防腐能力；第二，硬涂層加工技術。該技術主要是作用在金屬材料的表面，所以通過該方式進行加工的產品具有較長的使用壽命，而且操作較為便捷；第三，應用化學原理的薄層滲透加工技術。此種技術應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、保護了環(huán)境，而且還縮短加工時效。其中，對于汽車車身的加工而言其應用作為廣泛的就是熱成型加工技術。由于汽車車身的特殊性，所以其在進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，進而才能保證零部件的形態(tài)處于合理的范圍內，這也是汽車零件生產的重要基礎?；诖?，在進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導致其壓力的改變進而導致其溫度不穩(wěn)定導致變形問題，所以在進行汽車車身零件的熱成型加工中必須要嚴格按照操作流程進行操作。
3.3焊接成型
對于傳統(tǒng)的成型加工技術而言其主要是利用焊接后的二次成型來提升構件的成型質量。焊接成型技術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各金屬材料進行整合，然后進行加工成型的技術。此技術主要是被應用在航天、汽車機械制造等領域中。須注意的是，在進行焊接成型加工過程中，金屬材料間有可能會發(fā)生化學反應，進而增強金屬和增強物之間的接觸，進而降低了焊接速率。為了有效地解決此類問題在實際焊接過程中需要通過軸對稱旋轉方式來進行金屬或者增強物的轉換，然后再把焊接接頭放置到高溫環(huán)境下，進而使其成為融化形態(tài)進而成型加工。譬如，在對汽車車身的成型加工而言，焊接技術是應用最為廣泛的加工技術之一，尤其是隨著科技的進步新型焊接技術的應用。其中對于汽車白車身焊接成型加工而言其技術主要包括以下幾種：第一，車身激光焊接技術。該技術主要是在進行汽車車身的加工過程中，通過應用此技術來提升車身的質量以及外形的美觀度，進而提升對于汽車車身的成型焊接質量和焊接深度等，降低車身構件的變形發(fā)生幾率；第二，車身等離子焊接技術。在進行車身加工制造過程中，通過車身等離子焊接技術的應用不僅可以有效地提升了焊接強度，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量和效率。另外，對于車聲成型加工技術而言，其還應用了二氧化碳保護焊技術、電阻點焊技術以及電阻釬焊等技術，有效的提升了汽車焊機質量和效率。同時對于車身的連接技術而言，還包含了鉚接技術、結構膠連接技術以及螺接技術等，進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，相關人員可以通過適當?shù)脑黾咏饘兕伾蛘吲c其質地相符的金屬粉末來一起加入到零件模具中，進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行融合，并且還會不會出現(xiàn)任何縫隙而形成一個完整高質量的模具。換而言之，粉末冶金技術其實就是一種拼接技術，且并不需要較高的技術專業(yè)操作以及其他設備的輔助就可以完成加工成型，繼而最大程度的實現(xiàn)資源的利用。譬如，對于汽車白車身的中強度結構件而言，其中應用最為典型的曲軸帶輪、曲軸正時齒輪以及水泵帶輪等零件的材料主要為Fe-C-Cu材料，中高強度的結構件典型零件發(fā)動機、鏈輪以及變速箱傳動等零件由于不僅要承載較大負荷，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，而對于高性能粉末燒結件而言，就目前的應用情況來看其主要應用在發(fā)動機以及變速器方面，形狀較為多樣，且密度、強度較高，典型的零件有驅力器驅動齒輪、變速器油泵以及發(fā)動機連桿等構件，總之通過冶金粉末技術的應用有效地提升了材料成型與控制工程中對于金屬材料的加工質量和效率，進而提升了汽車白車身的產品質量。
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作者:王有成 單位:甘肅省特種設備檢驗檢測研究
