侯紅杰

（中鋼石家莊工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050020）

因?yàn)橘Y源有限，不能夠支撐社會(huì)發(fā)展的需求，人們持續(xù)研究、開發(fā)及進(jìn)取，越來(lái)越多的加工方法誕生，依據(jù)不同金屬材料的特征，采用不同的加工方法，最大限度地發(fā)揮出金屬材料的效益，最小化材料的浪費(fèi)金屬材料的加工方法及其工藝種類成為廣大研究者重點(diǎn)研究的課題。

1 金屬材料

（1）意義。人類文明的進(jìn)步與社會(huì)的發(fā)展與金屬材料之間的關(guān)系非常緊密。繼石器時(shí)代之后產(chǎn)生的銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，其時(shí)代最明顯的標(biāo)志是金屬材料的運(yùn)用。現(xiàn)如今，金屬材料種類繁多，且成為人類社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵物質(zhì)基礎(chǔ)。

（2）種類。如表1。

表1 金屬材料種類

2 金屬材料工藝類型

金屬材料工藝有如下幾種，每一種工藝的原理、要求等各不相同，對(duì)每一種工藝的適用性進(jìn)行掌握及了解，是金屬材料工藝的關(guān)鍵點(diǎn)，因?yàn)橐坏┘庸すに嚪椒ㄊ褂貌划?dāng)，則會(huì)浪費(fèi)大量的金屬材料，得不償失。

（1）鑄造工藝。通過高溫熔化金屬，待金屬熔化成液體時(shí)，在選好的模型中將其澆進(jìn)，再進(jìn)行一段時(shí)間的凝固冷卻，然后再進(jìn)行處理得到預(yù)想的形狀，預(yù)想的功能，即金屬鑄造工藝，該工藝能大幅度縮短金屬材料的加工時(shí)間，金屬經(jīng)過鑄造，穩(wěn)定性增強(qiáng)，廢品出現(xiàn)概率低，在鑄造期間要進(jìn)行排氣，還要注意在金屬融化成液體凝固定型時(shí)有可能產(chǎn)生裂紋現(xiàn)象。在小批量，形狀繁瑣的情況下，鑄造工藝不適用。在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，鑄造工藝已成為一項(xiàng)基礎(chǔ)工藝。

（2）熱處理工藝。在一定介質(zhì)中放入金屬材料，加熱金屬材料、保溫金屬材料、冷卻金屬材料等，對(duì)金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，以改進(jìn)其性能，即熱處理工藝。該工藝在對(duì)金屬材料進(jìn)行處理時(shí)，對(duì)其加熱，對(duì)其保溫到一定時(shí)間后再對(duì)其冷卻，因?yàn)槔鋮s和加熱的速度存在差異，進(jìn)而金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，在加熱、保溫及冷卻期間持續(xù)銜接，減少造價(jià)。

（3）鍛壓工藝。鍛造技術(shù)與沖壓技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物是鍛壓工藝，具體是指采用鍛壓機(jī)械的錘頭來(lái)增加金屬胚料的壓力，進(jìn)而得到預(yù)想的形狀。通過鍛壓改變金屬組織，進(jìn)一步緊密金屬組織內(nèi)部，可大幅度提升其性能。鍛壓工藝的前提條件是金屬的可塑性，假設(shè)金屬的可塑性不高，在鍛壓工藝時(shí)會(huì)產(chǎn)生相反的效果。在批量生產(chǎn)中以及尺度精確的模具中，鍛壓工藝比較適用。

（4）切削工藝。在金屬材料加工中，切削工藝的地位不容小覷，該工藝主要指的是采用刀具切割金屬材料，進(jìn)而得到預(yù)想的形狀，針對(duì)切削刀具，切削工藝對(duì)其有著嚴(yán)格的要求，通常在精度要求較高的零件中，切削工藝比較適用，切削工藝對(duì)鍛壓工藝、鑄造工藝的精細(xì)化加工，得到精準(zhǔn)的零件。

（5）焊接工藝。焊接工藝的方法諸多，如埋弧焊等等，焊接工藝需要對(duì)金屬的材質(zhì)等進(jìn)行全面考慮，不同的金屬材質(zhì)需要選擇不同的焊接方式，焊接工藝整個(gè)流程相對(duì)比較復(fù)雜，在對(duì)焊接方法進(jìn)行明確后，還需對(duì)焊接參數(shù)、其他焊接需要的措施進(jìn)行明確，焊接工藝具有良好的密封性，在各種容器的制造中，焊接工藝比較適用，將鑄造工藝、焊接工藝、鍛壓工藝融合到一起，對(duì)提升經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的意義。

3 新型金屬材料

3.1 成型加工原則

在機(jī)械設(shè)備制造、航天及工程施工中，新型金屬材料的運(yùn)用范圍較廣。新型金屬材料的耐磨性較高，硬度較高，因此針對(duì)現(xiàn)代各種工程施工及機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量要求，新型金屬材料均能符合。由于此特征同時(shí)也使得在新型金屬材料成型加工中產(chǎn)生諸多問題。為此應(yīng)依據(jù)材料在加工期間的標(biāo)準(zhǔn)及特征，對(duì)符合成型加工方法進(jìn)行選擇。此外新型金屬材料加工復(fù)雜性較高，其加工過程比較細(xì)致，依據(jù)這些特征可分為擠壓成型、鑄造成型等成型加工方法，針對(duì)此種操作復(fù)雜的成型加工方法，在操作期間如果產(chǎn)生疏漏，則必定會(huì)嚴(yán)重干擾到新型金屬材料的加工技術(shù)。一個(gè)細(xì)微的細(xì)節(jié)好以及小發(fā)現(xiàn)，或者某一個(gè)遺漏均會(huì)改變符合原料，假設(shè)存有細(xì)節(jié)改變材料運(yùn)用在具體工程中，將會(huì)導(dǎo)致無(wú)法預(yù)估的嚴(yán)重結(jié)果，因此，應(yīng)對(duì)符合材料的本質(zhì)及可塑性進(jìn)行全面掌握，以及嚴(yán)格依據(jù)選材原則規(guī)范對(duì)適合的材料進(jìn)行選擇，這也是必須注重的一個(gè)問題。

3.2 成型技術(shù)

（1）粉末治金技術(shù)。粉末治金技術(shù)的零件制造形狀簡(jiǎn)單，成型器件能夠依據(jù)需求來(lái)對(duì)提升所需的金屬含量進(jìn)行明確，提升其分布均衡性，具有工作效率高以及制作組織精密的優(yōu)勢(shì)。能夠?qū)π滦徒饘俨牧系慕饘俸窟M(jìn)行最大限度的提升，因此在小型零部件中，粉末治金技術(shù)的運(yùn)用前景比較廣闊，因?yàn)槠淠湍バ约皬?qiáng)度較高，所以在自行車、零件、汽車中的應(yīng)用比較多。

（2）鑄造成型技術(shù)。鑄造成型技術(shù)主要適用于檢驗(yàn)工作，在整個(gè)鑄造期間能夠符合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要求，是現(xiàn)階段比較成熟的鑄造技術(shù)。同時(shí)在制造復(fù)核材料的零件中比較適用，因?yàn)楝F(xiàn)階段的加工工藝正努力的朝著復(fù)雜化方向發(fā)展，逐漸呈現(xiàn)出鑄造成型的滯后性。除此之外，還需對(duì)相關(guān)工藝方法及參數(shù)進(jìn)行改變，同時(shí)將其流動(dòng)性提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溶體的粘度中顆粒數(shù)目標(biāo)準(zhǔn)要求。一般而言在高溫會(huì)轉(zhuǎn)變復(fù)核材料的化學(xué)性質(zhì)，因此在加工期間需要采用金屬型鑄造、壓鑄以及熔模制造的方式實(shí)施，進(jìn)而有效避免鑄造失誤現(xiàn)象。

4 針對(duì)金屬材料焊接工藝的相關(guān)研究

4.1 金屬材料焊接成型的主要缺陷

（1）未達(dá)到完全焊接的狀態(tài)。依據(jù)金屬材料焊接成型工作的經(jīng)驗(yàn)，我們知道在某些情況下，焊接工作沒有達(dá)到徹底的狀態(tài)，原材料沒有熔化也是必然會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象。對(duì)于母材，假設(shè)在初始時(shí)期焊接不徹底，則母材的材質(zhì)一定不會(huì)熔化，相應(yīng)的，金屬材料也不會(huì)延伸到基礎(chǔ)的接合處。焊接不能實(shí)現(xiàn)完全透徹的主要原因在于：坡口未按初始尺寸準(zhǔn)備好，針對(duì)其間距，技術(shù)人員沒有嚴(yán)格調(diào)控，針對(duì)母材根部含有細(xì)小雜質(zhì)，技術(shù)人員也沒有進(jìn)行嚴(yán)格控制。這些原因?qū)⒅苯訉?dǎo)致焊接不透徹問題，一旦產(chǎn)生焊接不透徹問題，焊接所占的總面積將直接減小，焊接接頭的穩(wěn)定性也會(huì)喪失，焊接間隙在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)承受不住載荷。

（2）存在細(xì)微的焊接裂痕。通過焊接產(chǎn)生的金屬材料一般會(huì)出現(xiàn)微小的裂紋，此種缺陷十分常見。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)，金屬材料呈結(jié)晶狀態(tài)，產(chǎn)生偏熱態(tài)勢(shì)裂紋，結(jié)晶體的雜物同時(shí)也會(huì)存留在熔池中，這些雜質(zhì)具有熔點(diǎn)較低，凝點(diǎn)相對(duì)較高的特點(diǎn)。在這種狀態(tài)下，假設(shè)遇到外部應(yīng)力，則會(huì)拉伸結(jié)晶體，從而致使內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。從另一個(gè)角度出發(fā)，每道焊接工序完成后，大部分金屬材料都會(huì)產(chǎn)生較多的冷裂紋，其它金屬件焊接完成后，內(nèi)部后期將延伸條紋，焊接幾分鐘后，即使在一天之內(nèi)，也會(huì)包括在裂紋期內(nèi)，冷裂紋會(huì)對(duì)金屬材料的自身結(jié)構(gòu)造成直接損壞的結(jié)果。

4.2 金屬材料焊接工藝優(yōu)化策略

（1）金屬材料焊接裂縫缺陷問題處理方式。為了對(duì)金屬材料的焊接裂紋問題進(jìn)行有效解決，其主要的方式如下：第一，在實(shí)際工作中，針對(duì)焊接參數(shù)，相關(guān)金屬材料的焊接人員必須進(jìn)行有效控制，以保障冷卻速度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)熔池中的雜質(zhì)一定要徹底清除，并根據(jù)實(shí)際情況，盡量采用小電流開展焊接工作，采用多層和多道的焊接方法對(duì)焊接工作進(jìn)行開展，從而對(duì)熱裂紋發(fā)生的概率進(jìn)行有效地預(yù)防和控制。第二，針對(duì)焊接材料的質(zhì)量控制工作，相關(guān)金屬材料的焊接人員必須要加強(qiáng)，焊接原材料要嚴(yán)格分類保管，以免對(duì)材料質(zhì)量造成損壞的后果，同時(shí)，針對(duì)焊接方法和線能量，相關(guān)金屬材料的焊接人員必須進(jìn)行有效地選擇，進(jìn)而選出最適合的方法。

（2）金屬材料焊接氣孔缺陷問題處理方式。在焊接金屬材料的內(nèi)部、表面和接頭部位，通常會(huì)產(chǎn)生金屬材料的焊接氣孔缺陷，對(duì)焊接材料的質(zhì)量也有很大的影響，針對(duì)氣孔問題，我們也需要進(jìn)行有效預(yù)防和控制，其主要的方式方法如下：第一，相關(guān)金屬材料的焊接人員需對(duì)金屬材料坡口周圍區(qū)域進(jìn)行清污處理，對(duì)周圍零件干凈整潔進(jìn)行保障。第二，相關(guān)金屬材料的焊接人員要嚴(yán)格按照焊接標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電流和焊接速度進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)電流過大、焊接速度過快的問題。第三，對(duì)焊條和焊劑的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格審查，入庫(kù)前應(yīng)對(duì)焊條和焊劑的質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，就需要更換。另外，假設(shè)選擇埋弧焊工藝，相關(guān)人員需要將線能量控制在盡可能小的范圍內(nèi)。

（3）金屬材料焊接夾渣缺陷問題處理方式。第一，在實(shí)際工作中，相關(guān)金屬材料的焊接人員需要對(duì)邊緣區(qū)的雜質(zhì)進(jìn)行有效的清理，確保邊緣區(qū)干凈整潔。第二，要對(duì)坡口角度進(jìn)行嚴(yán)格控制，嚴(yán)格按照焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置。第三，相關(guān)金屬材料的焊接人員需要對(duì)運(yùn)條的擺動(dòng)幅度進(jìn)行嚴(yán)格控制，以減少焊條芯偏差的問題產(chǎn)生。此外，還應(yīng)根據(jù)金屬材料的焊接標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊接速度進(jìn)行有效控制，保證焊接速度適當(dāng)，以降低電流中夾渣的概率。

5 結(jié)語(yǔ)

金屬材料的加工方法逐漸趨于多樣化，加工效率也在不斷提高。它能全面發(fā)揮出金屬材料的實(shí)際作用。每一種金屬材料加工方法的歷史都非常悠久，幾千年前，人們對(duì)一些金屬制品開始有意識(shí)地制造，目前，在精密儀器、汽車、航空等交通工具上，金屬制品的加工技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，在了解和掌握加工方法基礎(chǔ)上，還要有效地避免材料加工工藝中存在的問題和不足，以便不斷探索和改進(jìn)金屬材料加工工藝。