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新型金属材料成型加工技术探讨

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摘要:近年来,随着科技水平的不断提高,现代化工业对新型金属材料的需求越来越多,新型金属材料已经成为很多领域中重要的工程材料。新型金属材料属于合金,其种类较多,性能与质量较普通金属材料都有很大的突破,新型金属材料因其高铸造性、高铸压性、良好的焊接性与高导热性等性能优势,便于对其进行锻造与二次成型加工。文章对金属材料成型加工技术进行了详细的阐述,分析这些技术在实际应用过程中的关键注意点,对材料行业在新型金属材料加工塑型方面具有重要意义。

关键词:新型金属材料;成型加工;加工技术创新

1概述

随着科学技术的发展,新型的金属材料在现代化工业中得到了全面的推广与应用,与普通金属材料相比,新型金属材料具有更为优异的性能与质量,已经成为很多领域中重要的工程材料,尤其是在能源开发、零部件制作、交通运输机械轻量化等方面[1]。在采用新型金属材料作为工程材料时,涉及到很多繁复的成型加工技术与工作,在现代化工业飞速发展的今天,如何不断发展与完善新型金属材料的成型加工技术,更好地发挥新型金属材料的特性,已经成为各领域中材料工程师们的研究重心。

2新型金属材料及其加工特性

金属材料是由金属元素或金属元素为主所构成的具有金属特性的材料。金属材料通常具有较好的延展性。新型金属材料都属于合金,其种类较多,性能与质量较普通金属材料都有很大的突破,目前在市场上广泛使用的新型金属材料有高温合金、形状记忆合金、非晶态合金等。新型金属材料的二次成型加工过程通常包括焊接、挤压、铸造、超塑成型等等复杂的加工技术。新型金属材料的加工特性如下[2]:

2.1铸造性

新型金属材料都属于合金,因此其熔点一般比较高,导致金属材料的流动性较低,收缩性较低,便于新型金属材料的锻造与二次成型加工。

2.2锻压性

锻压性是新型金属材料的基本特性之一,该特性可以提高新型金属材料的可塑性,时成型加工的金属材料能够具有更高的性能优势。

2.3焊接性

原始金属材料通常需要经过焊接后二次成型再进行后续的工程应用,因此新型金属材料成型加工的基础特性就是焊接性,其需要有良好的焊接性与高导热性能,才能在成型加工过程中保证材料不会产生气孔与裂缝等。

3新型金属材料成型加工的原则

新型金属材料通过会在工程施工、机械设备、航空航天等方面广泛使用,一般具有良好的耐磨性与较高的硬度,以满足各类工程建设与机械化生产的质量需求。但是新型金属材料的这一特性也给其在成型加工方面增加了一定程度的困难,例如金属材料的硬度较高会导致其在普通的锻造环境下很难发生变形,使得很难将其塑造成一定形状或尺寸的工业零部件[3]。不同的金属材料具有不同的特性,市场对金属材料成型加工后的质量与性能也有不同的要求,因此通常会根据金属材料不同的特性采取不同的成型加工技术。例如,某些特殊的金属材料只有通过纤维性增强才能实现其二次成型加工。因此在实际对新型金属材料进行成型加工时,需要针对材料的特性采取相应的技术手段,切实推进新型金属材料成型加工工作的开展。新型金属材料的二次成型加工过程是一个非常复杂且细致的过程,其涉及的技术通常包括焊接、挤压、铸造、超塑成型等等复杂的加工技术,在实际的成型加工工作流中,一旦由于操作人员的操作不当而出现即使是小型的失误,都会给加工的金属成品带来无法磨灭的负面影响。例如,在铸造工艺中,如果没有对铸型的尺寸、大小等参数进行详细周密的把控,会导致成型加工之后的金属成品不符合零部件要求的质量与规格,不仅会给加工单位带来极大的成本损耗,还会影响工程的施工进度或机械设备的制造进度,延长施工或制造周期。因此,在对新型金属材料进行成型加工之前,加工人员需要对金属材料的物理与化学特性进行透彻的分析与掌握,才能够具体问题具体分析、因地制宜地针对不同的金属材料进行成型加工。

4新型金属材料成型加工技术

4.1粉末冶金技术

粉末冶金技术是以金属粉末为原料,通过不断的烧结与塑形,形成金属材料、新型金属复合材料等的工业技术。粉末冶金技术是早期使用最为广泛的新型金属材料成型加工技术,在增强晶须的功能等方面具有独特的优势。现阶段,粉末冶金技术主要应用于制造小尺寸且形状粗糙、不复杂的精密零部件,其通过不断地对金属粉末进行烧结与塑形,可以精密控制并提高金属材料中的金属含量,因此在小型零部件制作中拥有广泛的市场前景[4]。

4.2电切割技术

电切割技术是通过在介电流中插入移动的电极线,然后利用局部的高温对金属材料进行几何形状切割,这样的方式也可以充分高效地利用冲洗液体的压力对零部件与负极之间的间隙进行冲刷,因此较传统的放电方式具有一定的优势。在采用电切割法进行新型金属材料的成型加工时,通常会由于放电效果较差等原因导新型金属符合材料的切割速度变慢,从而产生切割的切口不光滑等问题。

4.3铸造成型技术

铸造成型技术是将液态的金属浇注到与零件尺寸、形状相匹配的铸型中,待液态的金属冷却凝固之后,将固态的金属材料取出,即可获得与铸型形状一致的毛坯或零件。在铸造成型技术的应用过程中,铸型的有效性检验是非常重要的环节,其形状、尺寸等质量的把控直接关系到零部件的质量与性能。

4.4焊接技术

原始金属材料通常需要经过焊接后二次成型再进行后续的工程应用,焊接技术是在高温或者高压的环境下,采用焊接材料,例如焊条或者焊丝,将多个待焊接的金属材料连接成一个整体技术,该技术被广泛应用于航天航空、机械制造等领域。需要注意的是,在新型金属材料的焊接过程中,在金属与增强物二者之间常常会发生化学反应,会影响焊接的速度,在遇到这一问题时,通常可以对金属或者增强物进行轴对称旋转,然后将焊接接头置于高温下,使其达到熔化状态[5]。

4.5模锻塑型技术

对于一些硬性较大的新型金属材料,一般的锻造环境无法使其加工塑形,以钛合金、镁合金等为例,这些金属材料由于锻造温度范围窄,可塑性较差,因此在变形时会产生极大的抗力,很难将其塑造成一定形状或尺寸的工业零部件,为了解决这一问题,模锻塑型技术应运而生。模锻塑型技术包含超速成型、模锻与挤压等方法,在对金属材料进行挤压时需要保持甚至提高锻造环境的温度,以提高金属材料的可塑性,同时需要在模具的表面涂上润滑剂,降低模具表面的摩擦力,从而进一步降低模锻塑型的难度。通过模锻塑型技术进行金属材料的成型加工,可以使得生产出来的零部件具有较高的质量与性能,其组织也更为严密,已经成为金属材料成型加工中使用最为普遍的技术手段。

5结束语

与普通金属材料相比,新型金属材料具有更高的铸造性、高铸压性、良好的焊接性与高导热性等性能优势,已经成为很多领域中非常重要的工程材料。本文对现有的金属材料成型加工技术进行了详细的阐述,如粉末冶金技术、电切割技术、模锻塑型技术等,并对这些技术中的问题与关键技术点进行分析,对发展与完善新型金属材料的成型加工技术具有重要的促进作用。

参考文献

[1]李兰军.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科技视界,2015(15):286+291.

[2]张利民.新型金属材料成型加工技术研究[J].科技资讯,2012(16):113-114.

[3]薛宇.新型金属材料成型加工技术分析[J].才智,2012(27):37.

[4]高宝宝,解念锁.金属材料环境友好成型加工技术研究[J].科技创新与应用,2016(10):43.

[5]姚书芳,王自东,吴春京,等.新型金属材料及其加工技术的研究进展[J].材料导报,2002(05):5-7.

作者:申志敏 单位:巴音郭楞职业技术学院冶金与资源学院

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