金屬材料在現(xiàn)代工藝加工中的應(yīng)用研究

陳 辰

（青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 海東 810600）

我國的各行各業(yè)都隨著生活水平提高發(fā)生了翻天覆地的變化，科技的發(fā)展使得現(xiàn)代工藝制品金屬材料的使用進(jìn)入了全新時期。社會對金屬材料現(xiàn)代工藝品的需求越來越高，為了滿足社會需求，對現(xiàn)代工藝品行業(yè)加工技術(shù)進(jìn)行深入探索。在原有加工的基礎(chǔ)上提高加工工藝技術(shù)，獲得現(xiàn)代工藝加工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，滿足社會對現(xiàn)代工藝品的需求。金屬材料的加工活動并不是在現(xiàn)代才發(fā)展起來的，在我國古代就已經(jīng)具備了初步的模型，我國在這方面具有悠久的發(fā)展歷史，但是傳統(tǒng)的加工工藝已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。因為傳統(tǒng)的加工手段所加工出來的金屬材料比較粗糙，程度不高，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量較低，但是某些領(lǐng)域還是可取的。相關(guān)部門以及技術(shù)人員在進(jìn)行加工技術(shù)研究的時候，要在繼承的基礎(chǔ)之上發(fā)展，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，提高加工質(zhì)量和加工效率。

1 金屬材料加工的主要內(nèi)容

金屬材料的概括。金屬材料由于導(dǎo)熱性、堅韌性、塑造性、導(dǎo)電性教好，在生活的各個領(lǐng)域中都扮演者重要角色。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾娋€就是用的金屬材料銅，做飯吃飯使用的鍋碗瓢盆都是由不銹鋼制作，常見的發(fā)光發(fā)亮的裝飾品門把手、車把手、家具、廚具等都是由銘制作而成。對于使用溫度來說沒有什么過高的要求，無論是低溫還是高溫加工成的工藝制品都能使用。金屬結(jié)合鍵是金屬的獨有性質(zhì)，使得金屬材料具有導(dǎo)電與導(dǎo)熱特性，色彩與光澤方面與其他材料相比也占據(jù)很大優(yōu)勢。晶格結(jié)構(gòu)是金屬材料的主要結(jié)構(gòu)，延展性非常強(qiáng)，能夠與磷、硫、氮、氫、硼及氧在熔融狀態(tài)下結(jié)合，按照合理的比例合成新金屬多元合金、二元合金等。除此之外，金屬間化物是金屬材料通過一定的技術(shù)手段制作而成，因為具備強(qiáng)大的延展性，比較活躍的化學(xué)特性，長時間在氧氣中會出現(xiàn)生銹現(xiàn)象[1]。

2 現(xiàn)代工藝品運(yùn)用金屬材料的特點

金屬材料在廣泛運(yùn)用的同時還需要考慮特性不同使用的加工技術(shù)不同，應(yīng)用時根據(jù)的是金屬材料性質(zhì)而進(jìn)行加工，選擇合適的加工技術(shù)，這樣才能把金屬材料的最大作用發(fā)揮出來，提高加工效率與工藝制品有效性。金屬材料根據(jù)性質(zhì)劃分主要有以下三種特性：

（1）金屬材料的鍛壓性：在沖擊與鍛造過程中使得金屬材料重新塑性是金屬材料鍛壓性的主要內(nèi)容。塑性變形抗力大小、材料塑性與鍛壓性有著直接關(guān)系，影響了材料加工技術(shù)的選擇，材料成分的比配。金屬材料的鍛壓性還包括著材料的焊接性。通過一定的技術(shù)手段，考慮現(xiàn)代工藝制品的壽命前提下，把金屬材料焊接成滿足工藝設(shè)計的構(gòu)件。焊接性能的好壞與焊接出來的構(gòu)件質(zhì)量有關(guān)，焊接性能好的工藝品不會出現(xiàn)氣孔、裂縫等瑕疵，焊接性能不好的工藝品就會出現(xiàn)這些小瑕疵，影響整個工藝品的美觀。焊接過程中要考慮焊接頭的定力學(xué)性能，能夠保障焊接構(gòu)件出來的藝術(shù)品不會出現(xiàn)質(zhì)量問題。一般情況而言，金屬材料收縮性小、導(dǎo)熱性強(qiáng)都不會出現(xiàn)焊接問題。

（2）金屬材料的鑄造性：融化成液態(tài)的金屬材料有重新鑄造的性能，利用這個特性，可以把金屬材料鑄造成不同的形狀，提高工藝制品的美觀感[2]。鑄造性使得金屬材料具有了裂紋敏感性、吸氣傾向、偏析、鑄造應(yīng)力、收縮性、流動性等特性，在現(xiàn)代工藝加工中根據(jù)特性的不同制作出不同工藝成品。鑄型填充、澆鑄溫度和合金化學(xué)成分這三個條件極大的影響了合金流動性。金屬材料純鐵的流動性，與含碳量有關(guān)，含碳量越大，流動性越強(qiáng)；含碳量越小，流動性越弱。在鑄鐵的不同類型中，流動性最好的是含有共晶成分的鑄鐵。在合金中，將對合金的流動性因素主要是能否形成高熔點夾雜物。

（3）金屬材料的切削加工性：金屬材料的切削加工性的難易程度內(nèi)容是切削加工性特性。加工硬化、金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱性及金屬材料硬度都會影響切削加工性能。切削加工性能的好壞與四個因素息息相關(guān)，影響最大的還是金屬材料的硬度，硬度高的金屬材料增加了切削加工的難度。加工硬化能力、金相組織、導(dǎo)熱性、堅韌性、金屬硬度、材料中所含的化學(xué)成分這六大方面影響了金屬材料的加工。熱處理工藝與組織這兩大因素給切削加工帶來很大的影響，馬氏體、索氏體、珠光體這三類加工性能低下。在金屬組織不同的前提下，材料的加工性能與機(jī)械性能不同。金屬材料的化學(xué)成分帶來的影響是：改變金屬成分的元素，可以改善加工性能。在鋼這個金屬材料中，通過合金元素提高鋼的硬度和強(qiáng)度，降低元素S、AI可以降低鋼金屬材料的硬度與強(qiáng)度。

3 現(xiàn)代工藝中金屬材料的主要運(yùn)用

現(xiàn)代工藝中使用金屬材料的加工技術(shù)：根據(jù)現(xiàn)代工藝品的不同形狀、用途、壽命要求，選擇適合的金屬材料進(jìn)行加工，加工過程中選擇最合適的技術(shù)加工，制作出符合設(shè)計的現(xiàn)代工藝品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代工藝品的制作方法層出不窮，由金屬材料制作現(xiàn)代工藝品的主要技術(shù)有以下幾種：

3.1 根據(jù)金屬材料的鍛造性進(jìn)行溫擠壓成形法加工技術(shù)

鍛造性的金屬材料具有高的可塑性能，通過溫擠壓的方式把金屬材料原有形狀塑造成工藝品所需形狀。塑造主要是通過擠壓放在模型里的金屬材料，利用外力把金屬材料的形狀塑造的與模型一致。利用溫擠壓塑造金屬材料形狀時，最關(guān)鍵的地方是擠壓模具的設(shè)計。根據(jù)設(shè)計的現(xiàn)代工藝品圖紙，制作出與設(shè)計圖形狀、大小、精度一致的模具。構(gòu)建模具的結(jié)構(gòu)，模具壓力承受數(shù)據(jù)，選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計程序及擠壓工藝這些因素極大的影響力了工藝品的制作。擠壓過程中最容易出現(xiàn)的問題是過程中產(chǎn)生了擠壓溫度，溫度降低了擠壓力度，為了解決這個問題，需要控制擠壓溫度，適當(dāng)降低溫度，保障擠壓力度處于同一大小。

3.2 根據(jù)金屬材料的鑄造性進(jìn)行熱處理法加工技術(shù)

熱處理法加工技術(shù)主要是針對加工的金屬材料進(jìn)行熱加工，熱加工的方法有三種，根據(jù)工藝品所需技術(shù)的不同選擇合適的加工處理法。第一種是通過高功率密度激光法，主要使用在汽車部件制作領(lǐng)域，因為這種方法制作成的工藝品耐磨性較高，硬度及強(qiáng)度能夠滿足汽車所需，一般不會輕易腐蝕。第二種是硬涂層技術(shù)，主要使用在表面金屬材料，利用這種技術(shù)制作出來的工藝品非常耐用，且技術(shù)使用比較方便。第三種技術(shù)是利用化學(xué)原理采取薄層滲透技術(shù)，這種技術(shù)使用相較于其他兩種來說范圍比較廣泛，比傳統(tǒng)的技術(shù)更加有效，減少了能量消耗，改善環(huán)境，縮短了能量消耗時間[3]。

3.3 根據(jù)金屬材料的切削加工性進(jìn)行高速切削法加工技術(shù)

常用的金屬材料處理方法就是高速切削法加工技術(shù)，金屬材料在加工成工藝品時會產(chǎn)生廢料，因為是高速切削加工，切削速度非常快，就會把廢料吹走，保證加工的零件不會受到廢料的影響。這種加工技術(shù)需要的資金不高，平常的工藝品加工中比較常見，加工零部件時還能保證極高的精準(zhǔn)度。因此，在金屬材料切割活動當(dāng)中，這種技術(shù)手段的運(yùn)用頻率是比較高的，更重要的是該技術(shù)前期投入的成本比較小，對于小微企業(yè)而言具有極大的發(fā)展優(yōu)勢。同時在加工過程當(dāng)中也需要做好降溫處理，因為在利用加工設(shè)備對金屬進(jìn)行切割的時候，由于切割速度較快，所以接觸面的溫度比較高，一旦接觸面的溫度高于金屬的熔點，就會導(dǎo)致金屬膜發(fā)生變形，也會影響道具的使用壽命。為了保證加工零件的質(zhì)量，一方面要選擇質(zhì)量比較高，并且符合零件加工特點的道具，通過使用耐熱性能以及硬度比較高的鄰居來提高切割工作的質(zhì)量，常見的道具主要包括新型硬質(zhì)合金刀具、陶瓷道具或者是圖層硬質(zhì)合金刀具。另一方面在對金屬進(jìn)行切割的時候，必須要考慮到金屬的材料特點，不同金屬材料的切割順序是不同的，同時對每一個切割步驟都要進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，以此作為數(shù)據(jù)合理的安排后期工作。

3.4 根據(jù)金屬材料的可鍛造性展開的壓力加工技術(shù)

除了利用熱加工的方式來進(jìn)行金屬材料的切割以外，還可以利用金屬本身的鍛造性能通過施加外的壓力來使金屬的形狀發(fā)生變化，進(jìn)而生產(chǎn)一些尺寸比較大的機(jī)器零件，這一種加工方式我們稱為壓力加工。在壓力加工當(dāng)中所涉及到的技術(shù)手段主要有五個方面，分別是鍛造、板料沖壓、拉拔、擠壓以及扎制。首先，鍛造環(huán)節(jié)使用的是自由鍛造和模鍛這兩種方法，自由鍛造主要是利用原始的沖擊力使金屬發(fā)生變形，這一種技術(shù)手段的成本投入比較低，并且工作流程簡單，應(yīng)用領(lǐng)域較廣。在模鍛當(dāng)中使用的設(shè)備不同，那么所采取的技術(shù)手段也不一樣，如果使用的是錘上模端，那么設(shè)備會有蒸汽空氣錘、高速錘等，這一種技術(shù)手段所分解出來的金屬廢料比較少，可以進(jìn)一步節(jié)約生產(chǎn)過程當(dāng)中的資源。

3.5 根據(jù)金屬的性質(zhì)利用粉末冶金技術(shù)

粉末冶金技術(shù)主要針對的是各種金屬，在加工過程當(dāng)中，工作人員可以放一些和加工金屬顏色或者質(zhì)地相符合的金屬粉末，然后共同的放入加工零件的模具中，而這些金屬粉末在經(jīng)過高溫作用之后，會和模具完全的契合起來，和黑色金屬之間也不會產(chǎn)生任何的縫隙，最終形成一個完整的模型。簡而言之，這就是一種拼接技術(shù)，這種手段并不需要具備較高的技術(shù)性，也不需要其他機(jī)器設(shè)備進(jìn)行輔助，更重要的是在加工過程當(dāng)中不會造成任何原料的浪費，不會產(chǎn)生一些邊角料[4]。不同的加工技術(shù)是為了展現(xiàn)獨有的工藝品美感?，F(xiàn)在的工藝品制作方式多種多樣，主要目的就是制作出美觀感較強(qiáng)的工藝品。所以現(xiàn)代工藝品的制作，不僅是熟練掌握金屬材料特性，還要知道金屬材料能帶給人的感官效果。在工藝品的制作中，通過適合的金屬材料處理技術(shù)，制作出符合現(xiàn)代人審美的工藝品?，F(xiàn)代工藝品的創(chuàng)作中，選擇引入美感藝術(shù)高的金屬材料，可以把當(dāng)代工藝品的美觀感展現(xiàn)無疑，促進(jìn)了工藝品制作的發(fā)展，符合了大眾審美標(biāo)準(zhǔn)，且促進(jìn)了工藝品使用的金屬材料進(jìn)行深入開發(fā)。

4 結(jié)束語

金屬材料在現(xiàn)代工藝品的制作中占據(jù)了非常重要的地位，工藝品的制作需要考慮金屬材料加工技術(shù)與金屬材料具有的獨特性質(zhì)，在工藝品設(shè)計時把這些問題全面考慮，才能造出符合大眾審美的現(xiàn)代工藝品。在工藝品的設(shè)計中，不僅是考慮工藝品的美觀，也需要融入考慮使用的金屬材料，這兩者的制作時相輔相成的，不能忽視任何一方。