材料加工技術論文
材料成加工技術在工業上取得的飛速發展 ，探討其創新研究，並詳細闡述材料成型加工技術的發展趨勢。這是小編為大家整理的，僅供參考!
篇一
淺談新型金屬材料成型加工技術
【摘 要】隨著現代科學技術的發展以及新型金屬材料的應用，新型金屬材料成型加工技術也得到了相應的發展。在本文中，筆者將基於金屬材料成型加工的實際工作經驗，在對新型金屬材料固有特性與加工特性深入分析的基礎上，對當前的七種成型加工技術進行綜合探究，以期促進新型金屬材料成型加工技術的發展。
【關鍵詞】新型金屬材料;成型加工;加工技術;技術創新
當前，新型的金屬複合材料已經得到了廣泛的應用，複合型材料雖然成本與技術要求都較高，但其所具有的材料特性相較於普通的金屬材料具有更高的效能優勢，成為工程建設的重要材料。除此之外，更多的零部件製作採用新型金屬材料，也催生了很多先進的成型加工技術。那麼在新時代背景下，究竟如何才能進一步存進新型金屬材料成型加工技術的發展與完善，是當前的材料工程師應該重點關注的問題。
1 關於新型金屬材料的綜述
1.1 新型金屬材料的固有特性
新型金屬材料的種類繁多，都涵蓋在合金的範疇之內，金屬材料的固有特性包括以下幾點：新型金屬材料具有更好的延展性;新型金屬的化學性較為活潑;新型金屬具有特有的光澤與色彩等。當前應用廣泛的新型金屬材料包括形狀記憶合金、高溫合金、貯氫合金以及非晶態合金等。
1.2 新型金屬材料的加工特性
1.2.1 焊接性
焊接性是金屬成型加工的基礎特性之一，所指是金屬材料通過焊接來完成二次成型並滿足設計要求。新型金屬材料的焊接性良好，在焊接時可以保證沒有氣孔、沒有裂縫等。新型金屬材料具有好的焊接性通常收縮小、導熱效能好。
1.2.2 鍛壓性
鍛壓性對於金屬的成型加工的關鍵因素，金屬具有的鍛壓效能夠使金屬在鍛壓的過程中承受塑性變形，並有效緩解衝壓。除此之外，金屬的鍛壓性還會受到加工條件的影響。
1.2.3 鑄造性
金屬所具有的鑄造性包括收縮性、流動性、偏析以及裂紋敏感性等具有相關性，由於新型金屬材料均為合金，因此其中含有的高熔點元素會金屬的流動性降低，給材料成型加工增加了一定的難度。
2 新型金屬材料成型加工的原則分析
應用於工程施工以及企業產品中的新型金屬材料通常具備耐磨性良好、硬度高的特性，具備這些特性的新型金屬材料能夠滿足工程及產品的成型與質量要求，卻也為成型加工帶來了一定的難度。通常情況下，為了保障金屬材料成型加工的質量，針對不同的金屬會採用不同的加工技術。例如有些特殊的金屬複合金屬材料只有通過金屬基複合材料的纖維性增強，才能實現成型加工。而其他特殊的新型金屬材料在進行成型加工時需要更加複雜的技術，因此，在進行二次加工時要做到因材料的不同而採取有針對性的技術，做到具體問題具體分析，從而切實推進新型金屬材料成型加工的實踐程序。
當前，新型金屬材料的成型加工通常會涉及到焊接、擠壓、鑄造、超塑成型以及切削加工等加工技術，筆者通在實際的工作中發現，加工過程中的任何一個小的失誤或者紕漏，都會對材料的成型造成一定的影響，因此，在加工之前，一定要對金屬材料的物理及化學屬性進行深入的、透徹的瞭解，從而能夠基於其可塑性實現成型加工，這也是當前選擇複合材料的重要原則與指標之一。
3 新型金屬材料成型加工的技術
3.1 粉末冶金成型加工技術
粉末冶金法是應用於新型金屬材料成型加工中的最早的技術之一，主要用於製造複合材料零件、顆粒製造以及金屬基複合材料中的晶須增強等，且以上成型加工可以通過這一方法直接完成。粉末冶金加工技術的適用範圍主要是針對尺寸較小、形狀不復雜以及較為精密的零件，因為粉末冶金技術的優勢在於成型製作過程中能夠根據實際中的需求來進行增強相含量的調節，即顆粒含量在半數以上;製作中的增強相較為精密，且組織更加細密，除此之外，粉末冶金法還具有介面反應少的優勢，有效提升了工作效率。例如，美國的DWA公司在裝置支撐架以及自行車架等的製作方面就充分應用了這一方法。
3.2 鑄造成型技術法
鑄造成型技術法已經經過了實踐的檢驗，成為當前最為成熟的鑄造技術。鑄造成型法能夠滿足筆者在上文中所提及的加工原則，還被廣泛應用於複合材料零件的生產與製作之中。當前，隨著實際加工情況複雜性的增加，使得鑄造成型法滯後性明顯，具體的引數設定以及工藝方法選擇等都必須進行改進，在成型加工的過程中，流動性的增加以及熔體的粘度等都會受到材料中顆粒增加的影響，除此之外，高溫也會使材料的化學屬性發生變化。針對以上出現的問題，具體有效的解決方法在於針對不同的材料成型加工採取熔模鑄造、壓鑄、金屬型鑄造以及砂型鑄造等方法。
3.3 機械加工鑄造法
機械加工鑄造法通常利用銑、車、以及鑽等方法進行金屬基複合材料的加工，與其他金屬的加工相同的是在精加工鋁基複合材料中採用金剛石道具來進行成型加工。具體的方法有以下幾種：首先是銑削的方法，具體的材料包括l5%～20%的粘結劑、聚金剛石刀具以及端面銑刀，在進行銑削時需要先利用切削液來實現冷卻，並增加銑削顆粒;其次是車削的方法，利用乳化液進行冷卻，刀具為硬質合金刀具;最後則是鑽削的方法，利用外切削液進行冷卻，通常採用PCD鑲片麻花鑽頭。
3.4 電切割技術法
電切割法是指在成型加工過程中根據零件形狀的負極來決定採取怎樣的幾何切割形狀，在材料切割時利用正極溶解的基本方式來實現材料的切割。對於零件成型加工中存在的殘屑以及未溶解的纖維等，可以利用零件與負極之間的間隙來實現清洗。與傳統的放電加工法相比，顯著優勢在於在介電流液中浸入移動的電極線，從而能夠通過液體壓力沖刷以及區域性高溫實現對零件的成型加工。利用電切割法進行成型加工時，非導體複合材料通常會由於放電效果差而產生一定的影響。如在鋁基複合材料加工時，由於切割速度慢以及切口粗糙等問題，就不能沿用傳統的切割引數。
3.5 焊接技術法
焊接技術法作為成型加工的重要方法之一，通常被應用於金屬及複合材料成型構建中，例如太空梭、汽車傳動軸以及自行車等。焊接熔池的流動性以及粘度等易發生變化，並受到增加物的影響。成型加工中，金屬的化學反應通常發生在基體金屬與增強物之間，對焊接速度造成了一定的限制，面對這一問題，通常的解決辦法有以下幾種：首先是基於慣性摩擦，將其中一個部件進行軸對稱旋轉;其次是熔化焊的基本處理方法;除此之外，還可以利用擴散焊的方法進行焊接。
3.6 模鍛塑性成型法
模鍛塑性成型法在鎂基複合材料與鋁基礎複合材料中有廣泛的應用，成型法涉及到超速成型、模鍛以及擠壓等方法。利用此方法生產出來的零器件效能好、組織更加細密。但是在應用的過程中需要注意以下幾方面：第一方面是通過擠壓溫度的適度提高，可以對應提高金屬材料的塑性;第二方面是在模具表面進行塗層或者使用潤滑劑等實現摩擦條件的改善，降低材料成型的難度;第三方面則是擠壓速度受到增加物的影響，為了防止零件產生橫向裂紋，一定要控制好擠壓速度。
4 結語
新型金屬材料作為一種現代化的先進材料，擁有更為廣泛的實際應用價值，而其所具有的高模量、高韌性以及高強度的特性使其更具生命力。成型加工作為二次加工，涵蓋了金屬學、物理學、傳熱學等多個學科，這就使得在在成型加工時需要進行更加深入的、廣泛的探究。筆者相信，在現代科學技術迅速發展的今天，通過對新型金屬材料成型加工技術的探究，能夠為金屬材料的廣泛應用提供可能，同時為金屬產業結構的調整與優化奠定基礎。
【參考文獻】
[1]候立強，郭秋穎.新型金屬材料成型加工技術分析[J].科技研究，2014***5***：124.
[2]張利民.新型金屬材料成型加工技術研究[J].科技諮詢，2012***16***：113-114.
篇二
淺析高分子材料成型加工技術
[摘要]高分子材料成型加工技術在 工業 上取得的飛速 發展 ，介紹高分子材料成型加工技術的發展情況，探討其創新研究，並詳細闡述高分子材料成型加工技術的發展趨勢。
[關鍵詞]高分子材料 成型加工 技術
近年來，某些特殊領域如航空工業、國防尖端工業等領域的發展對聚合物材料的效能提出了更高的要求，如高強度、高模量、輕質等，各種特定要求的高強度聚合物的開發研製越來越顯迫切。
一、高分子材料成型加工技術發展概況
近50年來，高分子合成工業取得了很大的進展。例如，造粒用擠出機的結構有了很大的改進，產量有了極大的提高。20世紀60年代主要採用單螺桿擠出機造粒，產量約為3t/h;70年代至80年代中期，採用連續混煉機+單螺桿擠出機造粒，產量約為10t/h;80年代中期以來。採用雙螺桿擠出機+齒輪泵造粒，產量可以達到40-45t/h，今後的發展方向是產量可高達60t/h。在l950年，全世界塑料的年產量為200萬t。20世紀90年代。塑料產量的年均增長率為5.8%，2000年增加至1.8億t至2010年，全世界塑料產量將達3億t，此外。合成工業的新近避震使得易於璃確控制樹脂的分子結構，加速採用大規模進行低成本的生產。隨著汽車工業的發展，節能、高速、美觀、環保、乘坐舒適及安全可靠等要求對汽車越來越重要.汽車規模的不斷擴大和效能的提高帶動了零部件及相關材料工業的發展。為降低整車成本及其自身增加汽車的有效載荷，提高塑料類材料在汽車中的使用量便成為關鍵。
據悉，目前汽車上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的傳統汽車材料***如鋼鐵等***。因此，汽車中越來越多的金屬件由塑料件代替。此外，汽車中約90%的零部件均需依靠模具成型，例如製造一款普通轎車就需要製造1200多套模具，在美國、日本等汽車製造業發達的國家，模具產業超過50%的產品是汽車用模具。目前，高分子材料加工的主要目標是高生產率、高效能、低成本和快捷交貨。製品方面向小尺寸、薄壁、輕質方向發展;成型加工方面，從大規模向較短研發週期的多品種轉變，並向低能耗、全回收、零排放等方向發展。
二、現今高分子材料成型加工技術的創新研究
***一***聚合物動態反應加工技術及裝置
聚合物反應加工技術是以現雙螺桿擠出機為基礎發展起來的。國外的Berstart公司已開發出作為連續反應和混煉的十螺桿擠出機，可以解決其它擠出機***包括雙螺桿和四螺桿擠出機***作為反應器所存在的問題。國內反應成型加工技術的研究開發還處於起步階段，但我國的 經濟 發展強烈要求聚合物反應成型加工技術要有大的發展。指交換法聚碳酸酯***PC***連續化生產和尼龍生產中的比較關鍵的技術是縮聚反應器的反應擠出裝置，我國每年還有數以千萬噸計的改性聚合物及其合金材料的生產。關鍵技術也是反應擠出技術及裝置。
目前國內外使用的反應加工裝置從原理上看都是傳統混合、混煉裝置的改造產品，都存在傳熱、傳質過程、混煉過程、化學反應過程難以控制、反應產物分子量及其分佈不可控等問題.另外裝置投資費用大、能耗高、噪音大、密封困難等也都是傳統反應加工裝置的缺陷。聚合物動態反應加工技術及裝置與傳統技術無論是在反應加工原理還是裝置的結構上都完全不同，該技術是將電磁場引起的 機械振動場引入聚合物反應擠出全過程，達到控制化學反應過程、反應生成物的凝聚態結構和反應制品的物理化學效能的目的。該技術首先從理論上突破了控制聚合物單體或預聚物混合混煉過程及停留時間分佈不可控制的難點，解決了振動力場作用下聚合物反應加工過程中的質量、動量及能量傳遞及平衡問題，同時從技術上解決了裝置結構整合化問題。新裝置具有體積重量小、能耗低、噪音低、製品效能可控、適應性好、可靠性高等優點，這些優點是傳統技術與裝置無法比擬或是根本沒有的。該項新技術使我國聚合物反應加工技術直接切人世界技術前沿，並在該領域處於技術領先地位。
***二***以動態反應加工裝置為基礎的新材料製備新技術
1.資訊儲存光碟盤基直接合成反應成型技術。此技術克服傳統方式的中間環節多、週期長、能耗大、儲運過程易受汙染、成型前處理複雜等問題，將光碟級PC樹脂生產、中間儲運和光碟盤基成型三個過程整合為一體，結合動態連續反應成型技術，研究酯交換連續化生產技術，研製開發精密光碟注射成型裝備，達到節能降耗、有效控制產品質量的目的。
2.聚合物/無機物複合材料物理場強化製備新技術。此技術在強振動剪下力場作用下對無機粒子表面特性及其功能設計***粒子設計***，在設計好的連續加工 環境和不加或少加其它化學改性劑的情況下，利用聚合物使無機粒子進行原位表面改性、原位包覆、強制分散，實現連續化製備聚合物/無機物複合材料。
3.熱塑性彈性體動態全硫化製備技術。此技術將振動力場引入混煉擠出全過程，控制硫化反直程序，實現混煉過程中橡膠相動態全硫化.解決共混加工過程共混物相態反轉問題。研製開發出擁有自主智慧財產權的熱塑性彈性體動態硫化技術與裝置，提高我國TPV技術水平。
三、高分子材料成型加工技術的 發展 趨勢
近年來，各個新型成型裝備國家工程研究中心在出色完成了國家級火炬 計劃預備專案和國家“八五”、“九五”重點科技計劃***攻關***等專案同時，非常注重科技成果轉化與產業化，完成產業化工程配套專案20多項，創辦了廣州華新科 機械有限公司和北京華新科塑料機械有限公司，使其有自主智慧財產權的新技術與裝備在國內外推廣 應用。塑料電磁動態塑化擠出裝置已形成了7個規格系列，近兩年在國內20多個省、市、自治區推廣應用近800臺***套***。銷售額超過1.5億元，還有部分新裝置銷往荷蘭、泰國、孟加拉等國家.產生了良好的 經濟 效益和 社會效益。例如PE電磁動態發泡片材生產線2000年和2001年僅在廣東即為國家節約外匯近1600萬美元，每條生產線一年可為製品廠節約21萬k的電費。塑料電磁動態注塑機已開發完善5個規格系列，投入批量生產並推向市場;塑料電磁動態混煉擠出機的中試及產業化 工作已完成，目前開發完善的4個規格正在生產試用。並逐步推向市場目前新裝置的市場需求情況很好，聚合物新型成型裝備國家工程研究中心正在對廣州華新科機械有限公司進行重組。將技術與資本結合，引入新的 管理、市場等機制，爭取在兩三年內實現新裝置年銷售額超億。我國已加入WTO，各個行業都將面臨嚴峻挑戰。
綜上所述，我國必須走具有 中國 特色的發展高分子材料成型加工技技術與裝備的道路，打破國外的技術封鎖，實現由跟蹤向跨越的轉變;把握技術前沿，培育自主智慧財產權。促進 科學 研究與產業界的結合，加快成果轉化為生產力的程序，加快我國高分子材料成型加工高新技術及其產業的發展是必由之路。
參考 文獻 ：
[1]Chris Rauwendaal，Polymer Extrusion，Carl Hanser Verlag，Munich/FkG，l999.
[2]瞿金平，聚合物動態塑化成型加工理論與技術[M].北京：科學出版社，2005 427435.
[3]瞿金平，聚合物電磁動態塑化擠出方法及裝置[J].中國專利9O101034.0，I990;美國專利5217302，1993.