基于金属材料成型加工技术的分析

基于金属材料成型加工技术的分析

张江涛

身份证号码：610524198407283216

摘要：随着现代工业的不断发展，对金属材料加工质量提出更高的要求，执行时通过材料成型与控制工程完成金属材料加工作业，可以更好把握材料结构和提高产品质量，并推动制造业获得进一步发展。本文就针对金属材料成型加工技术进行分析。

关键词：金属材料；成型；加工技术

中图分类号：TH16    文献标识码：A

引言

运用传统加工方法对金属材料进行加工，使用的手段、方式相对比较落后，最终的加工效果和加工精度也无法得到全面的保障。特别是在人工操作占比较大的情况下，金属材料的加工需要操作人员拥有较强的专业水平和较丰富的金属加工经验，才能提升金属工件加工的质量和精度，并有效降低加工过程中的材料用量。这种方式会严重限制批量金属材料加工的效率，因此在现代技术快速发展的过程中，车床、数控等加工手段为进一步提升金属材料加工的质量与效率提供了多方面的保障。

1 金属材料成型加工技术的应用

1.1 真空热处理技术

在实际生产时，金属在受热过程中会产生一定的化学气体，化学气体在合适的温度条件下会与氧气相结合，发生氧化反应。在不同条件下发生的化学反应会对金属材料的性能产生不同程度的影响，严重时甚至还会造成金属材料产品不符合生产标准的情况，这不仅会严重浪费能源资源，且一旦投入实际生产应用中，甚至还会增加安全隐患的发生概率。真空热处理技术的出现有效解决了这一现实困境，真空热处理技术的最大特点在于能够充分利用无氧环境的介质优势。应用真空热处理技术期间，金属在热处理时处于无氧环境内，能够有效保障金属零件内部不会出现氧化现象。同时该技术还能够有效避免金属材料在热处理期间出现温度流失现象，从而有效地提高了整体工作效率。该技术需要在真空空间内填充惰性气体，利用内部的搅拌风扇装置，通过对流传热的方式确保整个金属受热均匀。技术人员也可利用流量传感器加强对整体系统的数据参数监控，并测量淬火热传导数值。

1.2 激光热处理

激光热处理属于表面热处理技术，处理金属材料主要利用高能量的激光束快速提高照射点的温度，当超过金属相变点时停止照射，金属内部发生热传导，实现对低温金属淬火的目的，提高金属硬度，减少金属材料加工过程中的变形量。具体工艺流程如下：预处理（除油、除锈、清洗、干燥）→预置吸光涂层→激光淬火（工艺参数设计）→质量检测（观察淬火带表面状态、硬化层深度与面积），处理过的金属硬化层深度及面积可控性好，具有极高的功率密度。一般使用计算机进行激光淬火工艺参数的自动化控制，如控制扫描速度、离焦量等。

1.3 振动时效处理

金属材料内部存在着一定的微观缺陷，缺陷周边有着不同程度的应力集中。振动时效处理技术采用激振器给金属材料施加动应力，与金属材料本身的残余应力共同作用，消除残余的内应力，使其发生微量的塑性变形。振动时效设备中的控制箱用于控制电机转速，维持金属材料共振状态大约20~30min，累积时间不可大于40min，即可完成金属材料20%~80%残余应力的调整，工艺较为简单，适用性强且节约能源，可提高金属材料的使用强度、抗疲劳性、抗变形能力，令金属构件尺寸精度稳定，降低微观裂变的发生概率。

1.4 铸造成型

铸造成型工艺在金属复合材料加工中应用较多，实际操作一般会在金属材料中加入一定的增强颗粒，在保证金属材料原有特点不变的同时，促使金属材料的黏度、流动性等得到增大，进而使增强颗粒与熔体在高温条件下充分发生化学反应，最终取得改变金属材料本身特征的效果。执行时要注意对熔化的温度、时间等进行严格的把控，若在高温状态下添加增强颗粒，虽然很容易就使颗粒与材料产生界面反应，但是出现熔体黏度过大问题的机率也会升高，最终影响到金属材料成型浇注的质量。这时候就可以依托材料成型与控制工程，对精炼的方法进行运用，通过在金属材料中增添适当变质剂，促使金属材料更加契合浇注的要求。由于这种加工方式不适合运用到每一种金属材料当中，因此在选择使用时要慎重，最好根据材料具体情况及加工要求进行选择。

1.5 拉拔成型

采用拉拔成型工艺开展金属材料加工作业，一般会在模具中放置胚料，然后对其进行拉拔处理，使金属材料可以通过模孔改变自身形状，最终得到与模孔形状和尺寸相同的产品。实际作业中根据制品截面形状，又可以将该项工艺分为实心材拉拔和空心材拉拔两种类型。前者包括型材、线材拉拔，后者包括管材、异型材拉拔。实践中可以根据金属材料类型及加工要求进行合理的工艺选择，并在拉拔成型过程中注意对变形进行控制，使金属材料加工制成的产品尺寸精度和表面光洁度也能满足质量标准要求。另外还可以依托拉拔生产工具设备，实现对金属材料的连续性加工。

1.6 FDM技术

FDM加工成型技术属于当前最为流行的3D打印技术之一，又被称为熔融沉积制造技术，其技术原理为：将丝状的成型材料在特定温度背景下进行熔融处理，使其呈现半液体状态，并通过挤出头将熔融丝状材料挤出，挤出过程由计算机控制，有选择地沉积在成型平台上，并迅速冷却固化；在一层截面沉积完成后，成型平台会在代码的驱使下，自动下降预定高度，按照上述流程，进行下一层的沉积作业，直到完成整体工作任务位置。熔融沉积制造的工艺流程主要包括前处理、成型、后处理三个阶段。

2 提升金属材料加工质量的措施

2.1 金属材料准备

金属材料的类型需要根据工件的要求进行合理选择，并选择合适的夹具，将金属材料稳固夹持，确保其在加工的过程中不会出现滑动、位移或者变形的现象，通常情况下可以使用夹具底座、夹具夹持器等设备完成。在异构金属材料的加工过程中，则需要根据该材料的几何形状合理选择夹具，提升夹持的稳固程度。将金属材料夹持稳固后，还需要将其调整、校准到适当的加工位置，并保证金属材料的位置、方向符合数控机床加工的需求。

2.2 加工设备调试

首先，需要将加工程序导入数控机床中，并在数控机床系统中对加工程序进行验证，确定加工程序的指令和代码没有错误或者缺漏，然后展开数控机床的复位操作。其次，需要对数控机床的轴线位置进行检查，使用系统界面或者调试功能确定轴线的位置、参考点的位置符合加工的要求。并在使用加工程序安装刀具后，需要对刀具的长度进行测量和校准，确保刀具的稳定安装，且刀具的位置符合加工的要求。最后，对设备的工作性能进行测试和验证，以便于提升金属工件加工的稳定性与可靠性。

3 结束语

综上所述，现代金属材料加工的过程中，成型加工技术的应用变得更加常见，在未来金属材料加工的过程中，数控加工技术的应用，可以进一步丰富可加工的金属材料种类和加工的类型，从而更有效应对不同机械加工的要求，满足现代制造工艺对金属材料加工的要求。

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