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控制工程中的金属材料加工研究

2019/08/15 阅读:

摘要:自工业革命开始,金属材料加工始终是国民经济体系的支柱产业。伴随机械化水平的提高,各机械制造企业应不断优化金属材料加工工艺,保证材料成型质量。基于此,文章围绕材料成型与控制工程中的金属材料加工展开系统探讨。

关键词:金属材料;加工工艺;材料成型

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。

1各类金属材料的基本特征

按照实际需求将金属材料加工成型,要求施工人员在金属原料中添加一些其他金属单质或有机复合材料,以提升材料的强度等级,增强材料的耐磨损性与抗性变能力。然而,添加有机复合材料又会在一定程度上增大金属材料加工难度,为此,针对不同种类的有机复合材料,应配置对应的机械设备,优选加工工艺。针对各类金属材料成型工艺,需要机械制造人员经过不断地探索与实践,逐步优化加工工艺,保证成型质量。在金属材料加工成型过程中,要全方位动态把控金属加工流程,规避技术缺陷。由此可见,在材料成型作业中,专业技术人员应结合金属材料的物理属性特征,调整加工工艺与控制技术,以保证金属材料成型质量[1]。

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,可实现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,起到增强材料性能的作用。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较为简便,以硬合金刀具为主,并以乳化液作为冷却处理介质[2]。

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与添加润滑剂等方式,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[3]。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,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[4]。

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数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。

3结束语

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。

参考文献:

[1]尹豪,王小明.浅谈材料成型与控制工程专业创新实验[J].南方农机,2018,50(19):5.

[2]杨艺,闫拓,杜鹏.材料成型与控制工程中的金属材料加工分析[J].南方农机,2018,49(17):32.

[3]李成阳.材料成型与控制工程中的金属材料加工分析[J].花炮科技与市场,2019(1):176.

[4]胡志军,傅煜平.材料成型与控制工程中的金属材料加工[J].现代制造技术与装备,2017(2):88.

作者:覃东任 单位:南宁市规划服务中心

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