浅谈材料成型与控制工程铝材料加工

查富芳

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摘要：铝材在工业制造中的应用日益增多。近年来，随着全球经济一体化进程的加快，国际间的交流与合作日益密切，世界各国都把大力发展本国的制造业作为国家战略来实施。为了提升铝合金的制造品质和工作效率，需要对其成型和控制过程有更为深入的认识。随着人们生活水平的不断提升，对于铝合金产品的需求逐渐增大，这也为其带来了新的机遇。在这个新的发展机会中，中国的产业也得到了最大化的应用。

关键词：材料成型；控制工程；金属加工

引言

由于金属材料具备导热、导电、硬度和耐热等多种特性，它已经变成了主流技术、自动化机械外壳以及各种零件的首选生产材料。随着科学技术的发展，金属材料越来越多地应用于人们的生活中，特别是工业领域，金属材料在工业生产中发挥着重要作用，它与人类生活息息相关。在日常生活里，许多商品都依赖于金属作为原料。

1铝业材料成型与控制工程概要

1.1材料成型及工艺概述

通过采纳合适的加工技术，并融入其他成分，可以显著提高其抗磨损和抗压特性，从而使其在制造过程中展现出更大的优势。铝合金具有优良的力学性能以及耐腐蚀性能等特点，因此被广泛用于汽车制造业之中。鉴于铝合金具有独特的性能特点，为了确保其拥有出色的塑性和切削能力，对其进行深度的研究和理解是至关重要的。

1.2铝业铝材料选材原则

通过在铝合金中加入化学试剂和金属复合材料，可以有效地提高铝合金的强度和耐磨性。因此，在实际应用中，根据具体状况来合理选择掺入量是一项极具挑战性的任务。目前，主要采用锻造，挤压及冲压加工等工艺来生产不同种类的金属复合材料。采用锻压技术只能得到部分纤维增强的金属复合材料，而通过冲压技术则可以得到完全纤维增强的金属复合材料。考虑到在金属材料成型或控制工程过程中，某些微小的误差可能会对其造成巨大的影响，因此，在加工过程的每一个环节，都必须遵循严格的标准和规范。

2铝金属工艺种类

2.1铸造工艺

铸造是指在特定的模具或砂型中将金属融化，然后将融化的液体倒入模具以形成液态的过程（铸造是指将固态金属融化成液体，然后将其倒入具有特定形状的模具中的过程），接着根据相关的工艺要求进行制备和成型。在此过程当中，需要对铸件表面以及内部进行加工处理以满足实际需求，从而实现产品的制造。在此工艺流程中，为确保金属成型的高品质，必须严格遵循必要的科学准则。其中，砂作为一种常用的铸造原料，在整个铸造工艺过程中起着非常重要的作用，它决定了铸件的最终性能。

2.2焊接工艺

在金属的加工流程里，焊接技术是最常见的手段之一。焊接就是用热的或冷的物质对工件进行加热、冷却而达到连接目的的技术措施。这种测量方法也被称作可焊性测量，其主要目的是为了评估优良焊接接头的简便性和稳定性（确保没有缺陷，从而更容易获得优质的焊接接头和令人满意的焊缝）。金属在熔化状态下，由于热输入大、热传导快等特点，使之成为各种性质都很复杂的混合物，因此可以用多种测量方法来测定其可焊性值。金属材料的焊接性是由其固有的焊接性和焊接工程的特性所决定的。

2.3切削工艺

利用各种工具，如工具或砂轮，来对工件进行切割操作（金属切削加工通常涵盖车削、铣削、刨削、磨削、钻孔和镗孔等多种方式）。在许多情况下，为了保证加工质量和效率，往往需要采用较高的切割速度。材料的切割速度因切割速度的增加而显著提升。因此，刀具和机床结构也相应地发生了变化。对于那些薄壁、薄肋和其他刚度较低的金属部件，当满足特定的切削参数后，其切削力会减少大约30%，尤其是径向切削力的减少更为显著。因此，高速切削已成为当今制造技术中不可缺少的一个重要组成部分。由于高速切削过程是在冷却条件下完成的，因此它主要被用于加工因热变形而产生的部件。

3材料成型与控制工程铝材料加工工艺

3.1锻模塑性与挤压成型

在材料成型和控制的工程应用中，金属的加工过程包括对模具施加压力，以及对材料和模具进行润滑处理，这两种方法都是常用的涂层或润滑剂。通常情况下，对于一些需要较高载荷、温度以及复杂形状的工件而言，使用润滑剂是比较有效的方法之一。过多的挤压很少会导致金属与模具之间的摩擦增加，这可能会导致材料的塑性降低或甚至发生变形，从而对材料的成型效果产生不良影响。为了降低金属与模具间产生的磨损，需要使用一种特殊的涂层或润滑剂来防止这些问题。润滑剂与涂层有助于将摩擦降低到30%，这是因为它们能在挤压过程中减轻压力。如果将润滑剂加入到模腔内，则可以改善模具表面的润湿性。通过增加颗粒的强度，可以增强金属材料的柔软度，进而增强其对形变的抵抗力，从而提升模具部件的生产品质。在挤压过程中，要保证金属处于均匀流动状态并保持其表面光滑，需要控制合适的挤压机的速度来完成。

3.2热处理法

目前，国内外已发展了多种热处理新技术。首先，激光热处理方法。它是通过对材料表面进行特殊处理而形成一层具有一定硬度和韧性的物质。这项技术的主要应用场景是制造铝制品。其次，硬涂层的技术。这种方法主要是用来对铝合金表面进行硬化处理和防腐保护。采用这种加工技术制造的部件不仅具有出色的耐磨性，同时在强度和硬度方面也满足了铝材产业的实际需求，并在耐腐蚀方面实现了显著的性能提升。第三，软涂层技术，即通过各种特殊工艺手段来改变铝合金的物理机械性能。采用化学的基本原理来进行表面的渗透处理。该工艺通过将金属与酸溶液混合后，使其发生化学反应来去除材料表面氧化膜和氧化物，从而提高了材料表面的性能。

3.3焊接成型

传统的成型技术主要是通过焊接后的二次塑形来增强部件的品质。随着科学技术水平的不断提升，人们逐渐认识到了传统成形技术的缺陷以及不足，并开始探索新的成形方法和手段。焊接成形技术是一种在高温和高压环境下，将焊条、焊丝等金属元素进行组合成型的方法。其原理就是利用金属间化合物之间形成冶金结合的特性实现金属材料的连接和固定。这一技术在航空和铝业等多个行业中得到了广泛应用。焊接方法一般分为手工焊和半自动焊两种。在焊接成型的过程中，金属之间会发生化学反应，这会增加金属与钢筋之间的接触，从而降低焊接的速度。如果采用手工电弧焊或者埋弧焊对铝和铝合金进行焊接时，就不能保证获得良好的焊缝质量。为了克服这一难题，在焊接过程中，首先需要让金属或钢筋进行轴对称的旋转，接着将焊接部位置于高温条件下熔化，从而形成所需的形状。由于铝合金具有良好的塑性、较高的强度，所以用它来制造结构件已越来越普遍。在最近的几年中，由于工艺技术的持续进步和新型焊接技术的引入，焊接技术已经逐渐成为铝材制造过程中最常用的方法之一。

结束语

在金属冶金领域，铝材料的成型及其控制被视为一个核心议题。随着工业技术进步与生产规模扩大，铝制产品在国民经济中发挥着越来越大的作用。铝的材料和成品在市场上有着巨大的需求。随着汽车工业，电子信息产业以及航空航天等行业的迅猛发展，其应用范围也越来越广。因此，为了确保产业持续健康发展，并为制造业提供方向，必须对金属材料的成型和其空间布局有深入的了解。

参考文献

[1]张文华.材料成型与控制工程模具制造技术分析初探[J].科学技术创新,2015(15).

[2]林焕新.材料成型与控制工程中的金属材料加工探讨[J].科技经济导刊,2017(16).