金属材料加工工艺探析

摘 要：本文主要对金属材料加工的使用模具进行了说明，对金属材料加工工艺中的激光技术进行了分析，详细阐述了金属材料的加工工艺。

关键词;金属材料;加工工艺;技术

中图分类号：K826文献标识码： A

一、前言

随着当今生产技术水平的不断提高，生产中对金属材料加工工艺的要求也日益渐高。因此，积极采用科学的工艺技术，不断完善金属材料加工工艺就成为当前一项十分紧迫的问题。

二、金属材料加工的使用模具

1、冷冲压模具

一种金属制品生产中最为常见的模具类型,主要是对以金属板材、带材和型材等材料为原料进行加工成型各种金属制品的模具,包括用来完成冲裁、弯曲、拉深、成形等各种变形加工工艺。

2、拉拔模具

又称拉伸模具,是拉伸金属制品的一种工具。其工作原理是在拉伸(拔)机器上对金属坯料施以拉力、使之通过模孔,以获得与模孔尺寸、形状相同状态截面制品的塑性加工方法。拉伸工艺按照温度不同有冷拉、热拉之分。

3、压铸模具

指将金属溶液(熔融金属)在压力下浇注到其中进行成型而得到所需形状金属制品的一种模具。用压铸成型工艺生产金属制品其原理类似于用塑料注射机注塑工艺生产塑料制品的过

程。

4、金属铸造模具

金属铸造模具是指采用传统金属铸造工艺(俗称翻砂工艺)生产金属制品所用的各种模具,主要包括金属铸造用型箱、型模底板和阳模。

三、金属材料加工工艺中的激光技术

1、激光切割

激光切割是一项重要的激光加工工艺，也是材料加工行业不可或缺的应用技术。目前，激光切割主要应用于薄板材料加工，如电梯控制板、仪表板、木模板等。而在金属材料加工方面，激光切割还稍显滞后，这也是其今后一段时期内重要的发展方向。与其它切割技术相比，激光切割可以在最小基本面板内实现不同规格、不同精度零件的加工，摒弃金属模的限制，进而取得良好的加工效果。此外，激光切割还广泛应用于各类不锈钢工件的切割。无论是加工数量，还是加工质量，都呈现出良好的发展势头。

2、激光焊接

依据服务对象和使用器件的不同，激光焊接主要包括两种类型的机制，一种是深熔焊，主要应用于机械制造行业；另一种是传导焊，主要应用于电子电气行业。从目前的发展态势看，激光焊接技术不断渗透到汽车行业，为行业发展提供了必要的技术支撑。具体而言，这种应用主要体现在以下两个方面：首先，传动件焊接。当前，激光焊接技术可满足汽车传动系统中70%的零件的焊接需求。与其它焊接技术相比，激光焊接不仅可以提高零件的使用寿命，而且可以降低零件的使用成本，体现出其独特的应用价值。其次，焊接组合件。简单地说，焊接组合件就是将分散的平板工件焊接成体、冲压成形。通过焊接组合件，既可以减少工件数量，也可以提高部件性能，还可以减轻车体重量，进而优化汽车的整体性能。

3、激光打孔

激光打孔是一项传统的、实用的激光材料加工技术。与其它技术相比，激光打孔具有精度高、效率高、效益高等优势，成为当前制造行业不可或缺的技术元素。然而，与发达国家相比，我国还存在着一定的差距。现如今，发达国家已将激光打孔技术广泛应用于医药制造、食品加工、飞机制造等行业领域，为其带来了巨大的物质和精神财富。

4、激光打标

激光打标技术是一项应用性极强的激光材料加工技术。它通过高密度、高能量的激光，对工部件实行局部照射，并依靠汽化、液化等各类化学反应，将标识永久性地留在工部件表面。当前，金属制品是激光打标技术应用最为广泛的行业领域。如刃具、量具、轴承等金属制品，都需要依赖激光打标技术为其打印标记。而且，激光打标可在丝毫不影响晶体的性能的情况。激光表面热处理激光表面热处理主要表现在两个方面：一是激光表面硬化。在激光表面硬化的作用下，马氏体的量会不断增加，进而导致零部件疲劳强度和耐磨性能的不断提高。可见，激光表面硬化会极大地提高物件硬度，降低物件质量损耗。现如今，激光表面硬化已不同程度地应用于汽车锭杆、凸轮轴、曲轴、缸套等物件的制造。从实际效果看，它不仅提高了物件的使用寿命，而且降低了物件的制造成本。二是激光熔覆与合金化。激光熔覆与合金化是以提升熔点的方式来增强加工材料的抗蚀性和耐磨性。该处理主要应用于熔点较低的材料。通过处理，使材料生成高熔点合金层，进而实现提升材料性能的目的。尽管激光熔覆与合金化有所区别，如涂层化学成分的变化趋向，但两者相辅相成，都是现实中不可或缺激光表面热处理方式。当前，激光熔覆与合金化主要应用于气门、阀门、齿轮齿面、铸铁模具等工件制造，为工件质量提供了着实的保障。

四、金属材料加工工艺

通过加热和冷却的方法，改变金属内部或表面的绢织结构，以获得预期性能的工艺方法。根据热处理时加热冷却规范的基本特点及其对组织性能的影响，金属热处理可分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火处理）、表面热处理（表面淬火和化学热处理）和特殊热处理（形变热处理、磁场热处理等）。

1、热处理

是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构来控制其性能的一种金属热加工工艺。热处理工艺的特点是金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

2、为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能

除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

3、热处理的工艺过程

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。这个过程可以借助陶瓷换热器来实现，陶瓷换热器的生产工艺与窑具的生产工艺基本相同，导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷散热器放置在烟道出口较近，温度较高的地方，不需要掺冷风及高温保护，可以回收余热，将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧，这样直接降低生产成本，增加经济效益。陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展，因为它较好地解决了耐腐蚀，耐高温等课题，成为了回收高温余热的最佳换热器。陶瓷换热器效果很好。它的主要优点是导热性能好，高温强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。是目前回收高温烟气余热的最佳装置。

4、加热是热处理的重要工序之一

金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳;即钢铁零件表面碳含量降低，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。

5、加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一

选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。

6、冷却

也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。

五、结束语

金属材料加工工艺在生产施工中呈面极其重要的地位，我们不仅要努力做好各项工作，还要与其它方面协调一致、相辅相成。从而使工艺技术不断得到完善和提高，为项目的顺利实施提供可靠的技术保障。

参考文献

[1]田延龙.激光技术在金属材料加工工艺中的应用探析[J].科技创新与应用,2013

[2]黄江波,卢孟春.短脉冲光纤激光器主动锁模的研究[J].涪陵师范学院学报,2005