姚俊波

（內(nèi)蒙古君正能源化工集團(tuán)股份有限公司，內(nèi)蒙古烏海 016000）

0 引言

金屬材料在加工工藝中已經(jīng)有了數(shù)千年的使用歷史，在人們的日常生活中占據(jù)著重要地位，為現(xiàn)代加工工藝的創(chuàng)作情感以及形式美感的表達(dá)奠定了基礎(chǔ)。

在現(xiàn)代加工工藝中，金屬是運(yùn)用最多的材料之一，無論是用于升值投資的黃金，還是在各種器械（設(shè)備）中被廣泛使用的鋼鐵，都對人們生活生產(chǎn)的穩(wěn)定性具有重要作用。金屬具備較好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及延展性，在自然環(huán)境中大量存在。應(yīng)用金屬材料無法離開加工工藝，因此如何更好地加工金屬材料并對其加工工藝進(jìn)行改革與完善，一直是人們較為關(guān)注的話題。

1 金屬材料的特性

金屬材料的特性是由金屬的結(jié)合鍵性質(zhì)決定的，具有其特殊的色彩與光澤，是電與熱的良好導(dǎo)體。通常情況下金屬材料是晶格結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)秀的延展性，在熔融狀態(tài)下可以與硫、磷、氮、氫、氧等非金屬物質(zhì)形成合金，從而對金屬性能進(jìn)行改變。根據(jù)金屬元素添加量的多少，合金可以分為多元合金與二元合金等。金屬材料還可以制作為金屬間化合物，延展性優(yōu)良的金屬十分容易被氧化、生銹。

1.1 鑄造性

鑄造性是指金屬熔化成液態(tài)時(shí)在鑄造過程中具有的性質(zhì)，金屬材料的鑄造性能往往指裂紋敏感性、吸氣傾向、偏析、鑄造應(yīng)力以及收縮性、流動(dòng)性等。鑄造填充條件、澆注溫度以及合金的化學(xué)成分等因素都可以直接影響金屬材料的流動(dòng)性[1]。合金中只要有能形成高熔點(diǎn)夾雜物元素的存在，就會對其流動(dòng)性造成阻礙。合金中含碳量越高其流動(dòng)性越好，純鐵的流動(dòng)性最好，鑄鐵居中，含碳量在2%左右的合金流動(dòng)性最差。

1.2 鍛壓性

鍛壓性是指金屬在沖壓以及鍛造過程中可以承受塑性變形的能力。鍛壓性與金屬塑性、變形抵抗能力有直接關(guān)系，與金屬材料的加工條件和化學(xué)成本有間接關(guān)系。

1.3 焊接性

焊接性是指金屬在施工條件一定的情況下，焊接成具有一定壽命的、滿足設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件。焊接性較好的金屬可以保證焊縫沒有氣孔、裂紋等缺點(diǎn)，通常情況下收縮小、導(dǎo)熱性好的金屬焊接性能較好。

1.4 切削加工性

切削加工性是指金屬在切削加工過程中的難易程度，它與金屬的加工硬化、內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織、導(dǎo)熱性、硬度等因素有直接關(guān)系，其中硬度占有重要地位。在金屬材料中，硫、鋁元素會在一定程度上降低鋼的硬度與強(qiáng)度；合金元素會在一定程度上提高鋼的硬度與強(qiáng)度；游離石墨可以有效改善金屬材料的加工性。金屬材料的組織不同，其機(jī)械性能也各不相同，馬氏體、珠光體等金相組織的出現(xiàn)會導(dǎo)致金屬材料加工性能顯著下降[2]。

2 金屬材料加工工藝種類

金屬材料的使用歷史極為悠久，根據(jù)歷史記載，在商代就已經(jīng)有了使用青銅器的記錄。多年的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)使金屬材料的加工工藝以及生產(chǎn)冶煉工藝趨于成熟。尤其是現(xiàn)代以來，加工工藝中大規(guī)模地使用機(jī)器，推動(dòng)了金屬材料的快速發(fā)展。

2.1 鑄造

鑄造是金屬材料最早使用的加工工藝方法，它是指將金屬通過加熱的手段熔化為液態(tài)，再將液態(tài)金屬倒入事先做好的模具之中，待其冷卻凝固成設(shè)計(jì)的形狀。我國古代的青銅器具就是采用鑄造方法制作的。

2.2 鍛壓

鍛壓是將金屬材料利用各種機(jī)械設(shè)備對其產(chǎn)生壓力，使其發(fā)生形變，從而得到一定功能、形狀、尺寸的加工工藝方法。目前對金屬材料進(jìn)行的鍛壓主要分為沖壓與鍛造兩個(gè)部分。鍛壓方法使用的時(shí)間較長，但對金屬材料進(jìn)行深層次的鍛壓是現(xiàn)代才開始興起。金屬材料最早的鍛壓因?yàn)榧夹g(shù)與設(shè)備的不足，無法進(jìn)行復(fù)雜處理。不過隨著現(xiàn)代液壓機(jī)等大型設(shè)備的出現(xiàn)，鍛壓工藝開始快速發(fā)展。

2.3 焊接

焊接是將金屬材料利用高壓、高溫或加熱的手段進(jìn)行接合的加工工藝方法。隨著熱塑型材料的產(chǎn)生以及運(yùn)用，焊接往往也指金屬材料與熱塑材料的接合。因此，在金屬材料加工工藝中，焊接也可以被稱為熔接。目前比較常見的焊接方法有釬焊、壓焊和熔焊。焊接工藝的技術(shù)水平難度大，運(yùn)用時(shí)間較短，即便對金屬材料進(jìn)行最普通的焊接，也必須使用高溫焊頭。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在人們已經(jīng)可以進(jìn)行高性能的金屬材料焊接工作。

2.4 切削

切削是將金屬材料利用砂輪或者刀具等工具對其外部形狀進(jìn)行處理，從而獲得設(shè)計(jì)形狀的工件的加工工藝方法。砂輪和道具的操作方法、使用規(guī)格直接決定了切削加工的精密程度。像航天航空等特殊行業(yè)，對金屬切削加工的精密程度要求極高，甚至可以高達(dá)納米水平。對金屬材料進(jìn)行切削無法離開車床的使用，合理利用車床，工作人員可以將金屬材料直接加工成精密程度較高的形狀，并且在加工過程中，金屬材料無需進(jìn)行加熱處理，因而不會輕易產(chǎn)生氣泡、裂縫等現(xiàn)象，避免了溫度對金屬材料造成的影響。隨著現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的誕生，已經(jīng)可以全面實(shí)現(xiàn)高精密的金屬切削工藝技術(shù)。

2.5 熱處理

金屬材料熱處理的加工工藝涉及的內(nèi)容較為廣泛，是將金屬材料放置在介質(zhì)中，并采取外部條件對其進(jìn)行加熱處理，等金屬材料達(dá)到一定的溫度后，其性能會發(fā)生改變，此時(shí)將金屬材料放置在另一種介質(zhì)中進(jìn)行冷卻，便可有效控制其性能。在金屬熱處理的加工工藝中，人們普遍關(guān)注金屬材料性能的變化，如金屬材料淬透能力等。

3 現(xiàn)代加工工藝技術(shù)中金屬材料的應(yīng)用

隨著科技的不斷改革與完善，金屬材料藝術(shù)的體現(xiàn)也在不斷符和著時(shí)代的發(fā)展，受到現(xiàn)代設(shè)計(jì)的直接影響，滿足了現(xiàn)代人們審美的需求。在現(xiàn)代加工工藝中，金屬材料往往更注重于設(shè)計(jì)情感以及外觀美感的體現(xiàn)。金屬材料的種類以及加工的技術(shù)手段具備多樣性與開放性，可以有效保證現(xiàn)代加工工藝品與金屬材料的完美融合。在現(xiàn)代加工工藝產(chǎn)品中，金屬材料往往以金屬片、金屬絲、金銀粉、金銀箔等形式出現(xiàn)。

（1）在現(xiàn)代加工工藝成品的制作過程中，技術(shù)人員需要充分掌握材料表現(xiàn)的語言，利用現(xiàn)代加工技術(shù)手段對材料進(jìn)行制作與加工，并在制作生產(chǎn)過程中合理引入富有美感的金屬材料，使現(xiàn)代創(chuàng)新加工工藝作品中既含有傳統(tǒng)工藝手段、又符合當(dāng)前人們審美標(biāo)準(zhǔn)，充分體現(xiàn)現(xiàn)代加工工藝品的實(shí)驗(yàn)性與開放性，為現(xiàn)代加工工藝品的發(fā)展與生產(chǎn)源源不斷地注入新鮮血液，引導(dǎo)技術(shù)人員對現(xiàn)代加工工藝品材料進(jìn)行深入的追求與探索。

（2）將現(xiàn)代加工工藝品與金屬材料之間進(jìn)行結(jié)合，首先是按照設(shè)計(jì)人員不同的要求對金屬材料進(jìn)行加工，根據(jù)金屬材料不同的化學(xué)性能和物理性能進(jìn)行粉質(zhì)加工、塑性加工、鍛造等。還要選用不同的創(chuàng)作要求與技術(shù)特性，對不同的金屬進(jìn)行再加工處理，為現(xiàn)代加工工藝產(chǎn)品提供更完美、具有金屬特質(zhì)的美感。

（3）受現(xiàn)代加工工藝的影響，金屬材料的美感會滿足不同的設(shè)計(jì)需求。具備不同金屬材料的工藝表現(xiàn)與性能是發(fā)揮其藝術(shù)美感的主要路徑。比如，在漆畫現(xiàn)代藝術(shù)作品中，通常采用的金屬材料有鐵、錫、銅、金、銀等，它們都具備著良好的延展性且具有自身特殊的金屬光澤與色彩，同時(shí)，金、銀等金屬材料不易腐蝕，鐵、錫、銅等金屬材料容易氧化腐蝕。在設(shè)計(jì)漆畫現(xiàn)代藝術(shù)品的過程中，合理運(yùn)用金屬材料可以得到其他材料無法復(fù)制的藝術(shù)效果與材料美感，可以充分顯示金屬材料的個(gè)性與獨(dú)特魅力。

金屬材料從被人們發(fā)現(xiàn)的那一刻起，就因其特有的藝術(shù)形式與魅力長久發(fā)展在歷史的長河中，是中華民族藝術(shù)中的重要組成部分。在殷商、戰(zhàn)國以及春秋時(shí)期，青銅器的制造工藝水平已經(jīng)極其發(fā)達(dá)，造型各異且功能齊全，如樂器、兵器、烹調(diào)器、酒器、食器等。青銅器物上面的裝置極其豐富，是我國古代傳統(tǒng)紋樣的象征。在秦漢時(shí)期，對金屬材料制成的器物的造型與設(shè)計(jì)開始逐漸注重審美特征與功能性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在隋唐時(shí)期，對金銀材料器物的制作與鍛造工藝達(dá)到歷史的鼎盛階段。在明清時(shí)期，金屬材料藝術(shù)品的發(fā)展已經(jīng)到達(dá)了十分簡潔、精煉的地步，在器物之中凸顯出濃厚的樸實(shí)美感。

4 結(jié)語

在日常生活與現(xiàn)代加工工藝產(chǎn)品中，金屬材料占據(jù)著重要地位。為了使金屬材料自身的性能得到充分利用，就必須采用合適的加工工藝進(jìn)行處理。根據(jù)金屬材料化學(xué)、物理以及機(jī)械性能的不同，選用科學(xué)合理的工藝技術(shù)對加工，不僅能保證所選用的金屬材料滿足設(shè)計(jì)者需求，還可以滿足產(chǎn)品功能的體驗(yàn)、符合人們的審美。