新型金屬材料成型加工技術(shù)探討

黃志兵

（江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 新余 338000）

新型金屬材料的存在，不僅對(duì)人們的日常生活帶來了一定程度的影響，同時(shí)也使工業(yè)生產(chǎn)迎來了新的變化。而當(dāng)下對(duì)于新型金屬材料的成型加工來說，其重點(diǎn)就是要盡可能的對(duì)原材料進(jìn)行節(jié)省，并使其可以全面達(dá)到現(xiàn)代化工藝所提出的要求。在此過程中，相關(guān)工作人員除了要優(yōu)化新型金屬材料的成型加工技術(shù)以外，還需要對(duì)一系列加工技術(shù)進(jìn)行全面了解，保證新型金屬材料可以在工業(yè)生產(chǎn)中得到更為廣泛的使用。而在具體的加工過程中，工作人員也要嚴(yán)格遵守加工原則，并結(jié)合新型金屬材料的實(shí)際情況，對(duì)成型加工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以便新型金屬材料加工成型的質(zhì)量可以得到有力的保障。

1 新型金屬材料的加工特性

1.1 可鍛性

對(duì)于金屬材料來說，由于其存在可鍛性的加工特點(diǎn)，所以其在鍛造過程中，可以發(fā)生相應(yīng)的塑性變形，以此來減輕自身所受到的沖壓。而金屬材料該特性的存在，還可以使其在加工過程中取得為理想的性能。最后，實(shí)際加工條件還會(huì)對(duì)金屬材料自身的可鍛性造成一定程度的影響。

1.2 鑄造性

金屬材料本身的鑄造性主要包括以下幾種，即收縮性、流動(dòng)性以及裂紋敏感性。對(duì)于大部分新型金屬材料來說，其基本上都屬于合金類，所以會(huì)含有部分高熔點(diǎn)的金屬元素。而這些金屬元素的存在，就會(huì)在一定程度上降低材料本身的流動(dòng)性，這樣一來金屬材料的收縮率也會(huì)隨之降低，最終也就更有利于工作人員對(duì)金屬材料進(jìn)行更深層次的鍛造[1-3]。

1.3 焊接性

對(duì)于原始的金屬材料來說，其一般都需要工作人員焊接完畢并包覆成型以后，才可以被使用于后續(xù)的工程之中。所以對(duì)于新型金屬材料來說，其所存在的基本特點(diǎn)就是焊接性。焊接性以及高導(dǎo)熱性的存在，可以使得金屬材料的成型工序更為順利的開展，同時(shí)材料表面形成毛孔或裂縫等現(xiàn)象也會(huì)因此有所降低。

2 金屬材料焊接成型中的主要缺陷及其成因

2.1 熱裂縫與冷裂縫

在金屬材料焊接成型的過程中，最經(jīng)常出現(xiàn)的問題就是裂縫，其中主要包括以下兩種類型，即熱裂縫與冷裂縫。金屬材料在焊接過程中，會(huì)有液體的金屬材料產(chǎn)生，而這些液體金屬材料在凝結(jié)之后就會(huì)形成熱裂縫。熱聶風(fēng)主要會(huì)出現(xiàn)在焊縫的中心處。工作人員在焊接金屬材料時(shí)，主要會(huì)使用到的焊接工藝有以下三種，分別是熔焊、壓焊以及釬焊。

這三種焊接工藝在使用過程中，都會(huì)有相應(yīng)的熱量產(chǎn)生，這些熱量的存在會(huì)使焊接過程中熔點(diǎn)較低的雜質(zhì)發(fā)生融化以及凝固反應(yīng)，這樣一來就會(huì)為焊接裂縫的形成留下隱患。當(dāng)外界因素使得雜質(zhì)凝固物受到腐蝕或破損以后，熱裂縫就會(huì)隨之生成。而導(dǎo)致冷裂縫產(chǎn)生的主要原因就是因?yàn)楣ぷ魅藛T沒有嚴(yán)格遵守操作流程對(duì)金屬材料進(jìn)行焊接。與此同時(shí)焊接母體材料本身的問題也會(huì)造成冷裂縫的形成。其中如果金屬材料本身沒有較強(qiáng)的承受力，即在焊接過程中無法完全承受焊接所帶來的壓力時(shí)，就很有可能形成冷裂縫。最后，在金屬材料的焊接環(huán)節(jié)，在金屬材料熔化的過程中，就會(huì)產(chǎn)生一定量的氫氣，當(dāng)所產(chǎn)生的氫氣含量到達(dá)或超過相應(yīng)指標(biāo)以后，材料內(nèi)部就會(huì)因此有所變化，最終冷裂縫也會(huì)隨之產(chǎn)生。

2.2 凹陷與焊瘤

對(duì)于凹陷這一問題來說，其經(jīng)常出現(xiàn)的地方有以下三個(gè)部位，即焊縫的表面、焊接的背面還有母材。而在焊縫根部以及母材上，經(jīng)常會(huì)有焊瘤產(chǎn)生。工作人員所使用的焊接工藝是否成熟，是決定這兩種缺陷產(chǎn)生的直接性因素。首先，形成凹陷的大致原因可以分為以下四種：第一，工作人員在金屬材料焊接成型的時(shí)候，沒有第一時(shí)間對(duì)焊條進(jìn)行短暫性的處理。第二，當(dāng)工作人員在焊接過程中遇到了母材不慎融化的現(xiàn)象，其并沒有對(duì)熔敷金屬進(jìn)行充分的補(bǔ)充。第三，在金屬材料的焊接過程中，經(jīng)常會(huì)有母材與焊條焊接角度不符合的問題出現(xiàn)，而該問題的存在就會(huì)引發(fā)電弧過長(zhǎng)以及焊接擺動(dòng)不合理等現(xiàn)象產(chǎn)生。第四，工作人員在同一位置進(jìn)行多次重復(fù)性的焊接，就會(huì)引起凹陷問題的發(fā)生。其次，造成焊瘤問題出現(xiàn)的主要原因有以下三種：第一，在對(duì)金屬材料進(jìn)行焊接之前，工作人員沒有對(duì)焊條質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，如果焊條質(zhì)量沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，那么偏心焊條就會(huì)被投入到實(shí)際使用過程中，而這就會(huì)引發(fā)焊瘤問題產(chǎn)生。第二，工作人員在焊接過程中，并沒有嚴(yán)格控制已經(jīng)熔化的液態(tài)金屬，這樣一來就會(huì)導(dǎo)致其通過焊縫溢出并凝固。第三，工作人員在焊接過程中沒有重視并規(guī)范自己的焊接自治，導(dǎo)致焊條的熔化速度加快。

3 新型金素材料成型加工的相關(guān)原則

對(duì)于新型金屬材料來說，由于其最大的特點(diǎn)就是擁有較為理想的耐磨性，同時(shí)其硬度相對(duì)來說也比較高，所以其經(jīng)常會(huì)被使用在工程建筑、機(jī)械設(shè)備以及航空航天等領(lǐng)域。雖然新型金屬材料這些優(yōu)點(diǎn)的存在會(huì)使一些領(lǐng)域的生產(chǎn)質(zhì)量有所提升，但這些優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也為成型過程帶來了更高的難度。比如，由于新型金屬材料本身的硬度過膏，所以其在普通的鍛造環(huán)境下很難發(fā)生變形，這樣一來工作人員就只能根據(jù)其特點(diǎn)，為其打造專業(yè)的工業(yè)配件。除此之外，不同的金屬材料其所擁有的特點(diǎn)也會(huì)有所不同，而市場(chǎng)對(duì)于成型后金屬材料的質(zhì)量以及性能，在技術(shù)方面也提出了不同的要求。所以相關(guān)工作人員在一般情況下，都會(huì)以金屬材料本身的特點(diǎn)選擇使用不同的成型技術(shù)。比如，對(duì)于較為特殊的金屬材料來說，工作人員只能利用纖維增強(qiáng)來進(jìn)行二次成型。所以工作人員在對(duì)新型金屬材料進(jìn)行成型加工的過程中，必須要先對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行全面了解，然后再以此為基礎(chǔ)使用針對(duì)性的工藝技術(shù)，以此來推動(dòng)工作效率。

在新型金屬材料的成型加工過程中，最為復(fù)雜且精細(xì)的工藝就是二次成型工藝，該工藝所包含的加工技術(shù)基本上都較為復(fù)雜，比如有焊接、按壓以及超級(jí)成型等。操作人員在對(duì)新型金屬材料進(jìn)行成型加工時(shí)，如果其出現(xiàn)了操作上的事物，那么金屬材料的成型加工技術(shù)就會(huì)因此受到直接性影響。比如，在鑄造環(huán)節(jié)，如果工作人員沒有對(duì)鑄造模具的尺寸以及規(guī)格進(jìn)行嚴(yán)格精準(zhǔn)的控制，那么不僅最終所成型的金屬制品質(zhì)量難以得到保障，同時(shí)其規(guī)格也無法達(dá)到零件的實(shí)際要求。這樣一來不僅會(huì)為生產(chǎn)單位帶來成本上的損失，同時(shí)還會(huì)對(duì)整個(gè)工程的進(jìn)度造成直接性影響，并使制作周期有所延長(zhǎng)。所以，在新型金屬材料的成型加工過程中，相關(guān)工作人員一定要提前分析金屬材料本身的物理性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì)。只有這樣，在出現(xiàn)問題后，工作人員才可以在第一時(shí)間根據(jù)問題采取最為有效的處理方式。

4 新型金屬材料成型加工技術(shù)探討

4.1 粉末冶金技術(shù)

對(duì)于粉末冶金技術(shù)來說，其主要原理就是利用金屬材料的分撥，把其當(dāng)做加工過程中的基礎(chǔ)性材料。通過后續(xù)對(duì)其的一系列燒結(jié)使其成型，最終加工成相應(yīng)的件數(shù)材料。在新型金屬加工生產(chǎn)技術(shù)中，被工作人員最早使用的就是粉末冶金技術(shù)，經(jīng)常會(huì)在小型零件的制造領(lǐng)域見到該技術(shù)的身影。粉末冶金技術(shù)的存在可以在很大程度上提升那些尺寸小、精度高的工業(yè)配件的生產(chǎn)加工效率。工作人員在實(shí)際操作過程中，其可以通過加工零件的信息對(duì)所含物質(zhì)的比例進(jìn)行有效調(diào)整，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)零件中所存在的顆粒含量的有效控制。如果工作人員可以對(duì)粉末冶金技術(shù)進(jìn)行有效使用，那么該技術(shù)的存在不僅可以提升新型金屬材料在制造以及成型過程中的精度，同時(shí)還可以使新型金屬材料中的金屬含量得到很大程度的提升。所以在小零件的制造方面，粉末冶金技術(shù)具有良好的發(fā)展趨勢(shì)。最后，對(duì)于通過粉末冶金技術(shù)所生產(chǎn)的材料來說，其基本都擁有較高的耐磨性以及高比強(qiáng)度，所以在汽車、飛機(jī)等設(shè)備之中，經(jīng)常會(huì)有這些材料的出現(xiàn)。

4.2 鑄造成型技術(shù)法

對(duì)于鑄造成型技術(shù)來說，其主要原理就是在鑄造配件的鑄模中加入已經(jīng)加熱到熔融狀態(tài)的金屬材料，在該金屬材料達(dá)到適宜溫度并完全固化以后，工作人員就可以得到其所需要的配件。工作人員在對(duì)鑄造成型技術(shù)進(jìn)行使用時(shí)，要對(duì)產(chǎn)品的檢驗(yàn)有所重視，只有工作人員嚴(yán)格控制產(chǎn)品的外形及質(zhì)量以后，所鑄造的零件的性能才可以得到有力保障。同時(shí)鑄造成型技術(shù)的存在，還可以使各種各樣的設(shè)計(jì)要求有所滿足。

當(dāng)下，雖然我國(guó)的鑄鐵技術(shù)已經(jīng)逐漸進(jìn)入了較為成熟的發(fā)展階段，但由于加工條件復(fù)雜性的不斷提升，導(dǎo)致鑄造成型方法相對(duì)來說還是較為落后，在該技術(shù)下所開展的生產(chǎn)工作也不能再完全滿足加工成型所提出的要求。所以，工作人員所要做的就是要以實(shí)際加工條件為基礎(chǔ)，精準(zhǔn)設(shè)置鑄鐵成型技術(shù)參數(shù)，并選擇合適的工藝方法進(jìn)行使用。在具體的模制過程中，工作人員還需要注意，材料中所存在的顆粒會(huì)對(duì)其溶體的流動(dòng)性以及粘度造成直接性影響，同時(shí)鑄造環(huán)境的溫度也會(huì)使材料本身的化學(xué)性質(zhì)有所改變。

4.3 電切割技術(shù)

在新型金屬材料的成型加工過程中，工作人員使用率最高的就是電動(dòng)切割技術(shù)，該技術(shù)的主要原理就是利用零件形狀的負(fù)極，選擇相應(yīng)的幾何形狀對(duì)新型金屬材料進(jìn)行切割。工作人員在對(duì)新型金屬材料進(jìn)行切割的過程中，最為常用的溶劑就是正極溶劑。對(duì)于普通的電動(dòng)切割技術(shù)來說，當(dāng)工作人員使用該技術(shù)對(duì)已經(jīng)成型的零件進(jìn)行切割時(shí)，切割過程就會(huì)有很多碎屑產(chǎn)生，而這時(shí)就需要工作人員利用零件與負(fù)極之間所產(chǎn)生的縫隙完成碎屑的清理。以往工作人員常用的清潔方式就是放電法。該方法的主要原理就是通過液體本身的壓力，對(duì)零件進(jìn)行沖洗。同時(shí)電切割技術(shù)本身的優(yōu)勢(shì)也可以完全從該方法上突顯出來。除此之外，工作人員還可以利用局部高溫的方式，對(duì)零件進(jìn)行加工，然后再利用不良的放電效果實(shí)現(xiàn)非導(dǎo)體負(fù)荷材料的排放，以此來完成零件的成型工作。最后，一般情況下對(duì)新型金屬材料進(jìn)行切割的速度相對(duì)來說使比較慢的，同時(shí)在切割過程中很有可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，比如切口粗糙等。所以工作人員可以優(yōu)先使用市場(chǎng)中較為先進(jìn)的電動(dòng)型切割技術(shù)，對(duì)切割過程進(jìn)行優(yōu)化。

4.4 模鍛塑型技術(shù)

在大部分情況下，工作人員都無法在一般的鍛造環(huán)境之中對(duì)新型金屬材料進(jìn)行成型加工。對(duì)于鈦合金以及鎂合金等金屬材料來說，其在變形過程中都會(huì)產(chǎn)生加大的阻力，所以如果工作人員想要以一定的尺寸以及形狀對(duì)這些金屬材料進(jìn)行模制，那么整個(gè)制作過程會(huì)存在很大難度。所以在技術(shù)人員的不斷努力下，模鍛塑型法也就隨之出現(xiàn)。該方法所包含的具體技術(shù)主要有以下幾種，即模鍛、擠壓以及超速成型等。工作人員在對(duì)新型金屬材料進(jìn)行擠壓的過程中，只需要對(duì)加工環(huán)境的溫度進(jìn)行控制，就可以使加工材料本身的可塑性有所提升。除此之外，工作人員在對(duì)模鍛塑型技術(shù)進(jìn)行使用的過程中，還需要使用潤(rùn)滑液將其涂抹在模具表面，以此來盡可能的降低模具表面所存在的摩擦力，同時(shí)也使金屬材料可以更容易成型。最后，當(dāng)工作人員在對(duì)新型金屬材料進(jìn)行成型加工的過程中，可以有效使用模鍛技術(shù)，那么最終生產(chǎn)的工業(yè)零件的性能就可以得到有力保障。

5 結(jié)束語

總之，工作人員在針對(duì)新型金屬材料開展成型加工工作的過程中，一定要先對(duì)相應(yīng)材料的物理性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行全面的了解。然后再以此為基礎(chǔ)選擇適當(dāng)?shù)募庸すに囃瓿杉庸すぷ鳎诒ＷC新型金屬材料成型加工質(zhì)量的同時(shí)，也在一定程度上推動(dòng)整個(gè)生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。