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復合材料不僅具備了高性能、耐高溫等優點，而且由于其結構具有可設計性、長壽命與減重等特征，因而在航空航天領域之中的應用變得愈來愈廣泛。復合材料是如今復材零件使用中周期偏長、成本偏高，而且風險也相當大的一道工序。在我國創建復合材料的產業鏈過程中尚具有比較大的問題。有關配套加工技術還不夠成熟，因而在復合材料加工上的技術研究上投入的人、財、物力也具有不足之處，與西方國家先進的材料加工技術研究比較起來尚有比較大的距離。正是由于復合材料加工技術尤其是金屬基復合材料加工技術在諸多方面得到了非常多的運用，所以加大材料加工技術的探究，顯得極為重要。

一、復合材料加工技術概述

復合材料是一種多相材料。這里所說的多相，主要是指具有兩種或以上的化學性能的相關材料。復合材料則是把多相材料通過諸多加工方法進行加工而合成。復合材料具有的兩相分別為增強相與基體相。復合材料主要存在兩種加工技術，也就是常規加工方法與特種加工方法。常規加工法和金屬加工法是一樣的，加工手段相對較為簡單，而工藝也比較成熟。但是，一旦加工復雜工件之時就會對刀具造成極大的磨損，其加工的質量不夠好，且在加工中形成的粉末極易對人體造成極大的影響。后者相對來說比較容易加以監控，而在加工的過程中，切削刀具和被加工的工件接觸量非常小以至于為零，這就十分有利于自動化加工。然而，由于復合材料所具有的復雜性，導致特種加工之運用也會遭受限制，因此，一般來說，常規性加工的運用比較多。

二、金屬基復合材料加工技術分析

所謂金屬基復合材料，主要是指以金屬及合金為基礎，使用陶瓷顆粒和纖維等為強化材料復合起來的一種高質量的材料。因為這類材料具備了強度比較高、耐熱與耐磨、穩定性高等良好的性能，從而讓這類材料已經成為諸多實踐領域之中最具有吸引力的一類材料。該材料大量運用在航空和軍事等諸多領域。在金屬基復合材料的生產過程之中，為切實降低材料的生產成本與提升性能，通常是先把該材料制作為鑄錠與初級板材之后，再通過二次加工成形以制做出能夠直接運用的零件等。由于精密加工技術的不斷發展，對精密化、潔凈化、精度較高的材料需求量不斷增加，精準化與高韌度的金屬基復合材料市場份額變得愈來愈大。所以，對這種復合材料的加工技術進行深入研究，對于推動機械加工技術的推廣運用具備了十分突出的實際意義。

三、金屬基復合材料加工的具體技術手段

一是切削加工技術手段。金屬基復合材料加工技術是一種常用的技術手段。通過認識與把握材料切削加工的常見規律，準確選擇刀具與切削的用量，這樣一來才能確保加工質量以及相當高的成效。使用硬質合金以及高速鋼等為主要的切削刀具，探究了碳化硅顆粒提高鋁基復合材料之中的碳化硅含量和尺寸等參數對于切削加工性能所造成的影響。有研究證明碳化硅的顆粒尺寸一旦愈大、含量愈多，刀具所產生的磨損度也更加快。碳化硅的顆粒一旦比較粗大，其加工工件的外表也就會相當粗糙，而且隨著顆粒含量持續增加而不斷增加，復合材料對于刀具造成的磨損也會越大。使用聚晶金剛石刀具，可以對顆粒增強對復合材料的制備性能進行深入研究。在達到某種切削速度之時，材料對于刀具所造成的損耗是最小的，而且工件外表的粗糙度比較好。在運用常見加工設備之時，側重于刀具結構的改進與創新，這是提升工作效率的更具有可行性的方式。

二是線切割加工技術手段。傳統意義上的刀具只適合于加工體粒徑比較小而且含量比較少的那些復合材料。當體粒徑不斷增加而且含量不斷增多之后，高速鋼與硬質合金等普通刀具的磨損相當快，即便于選擇了高硬度刀具加以切削，其使用壽命也難以讓使用者滿意。因為這一情況，把特種加工法運用到此類材料之中就非常有必要。當前運用電火花線來切割加工顆粒以強化復合材料的研究已經有了大量的報道，而切割的速度以及切割之后的外表粗糙度則是十分重要的加工參數。通過探究電參數對于電火花線進行切割加工，可以對復合材料切割快慢以及外表粗糙度造成一定的影響。使用掃描電鏡來分析復合材料線所切割的加工外表的樣貌。脈沖的間隔對于外表粗糙度的影響并不是很大，在其達到了某種程度之時，表面上的粗糙度往往不會受到影響。通過選擇比較大的峰值電流以及比較短的脈沖寬度，可以對復合材料實施比較理想的電火花線進行切割和加工。這類材料的線切割加工必須要科學地選擇電加工的參數，電極間的電壓一定要高出間隙以擊穿電壓，合理地確定電極與工件彼此間所具有的距離，合理地選擇電介液絕緣力而且對間隙污染實施合理評估與清除。

三是磨削加工手段。對金屬基復合材料實施磨削加工，主要是指運用磨具所具有的切削力，除了工件外表的那些多余層，可以讓工件的外表質量能夠達到預定要求的一些加工手段。如今，經常見到的金屬基復合材料磨削加工手段主要包括了外圓磨削、內圓磨削以及成形面磨削等。這類材料所具有的磨削特點受到了增強相以及其所用的砂輪類型造成的影響，提高材料所具有的磨削方式，而軟性金屬堵塞砂輪則是砂輪喪失效力的一個重要因素，而磨削加工過程中所出F的主要問題就是砂輪的堵塞、磨削區出現冷卻。所以說，在進行實驗的條件之下，磨削顆粒增強型的復合材料之中，碳化硅砂輪的表現相當突出，其在磨削力、粗糙度等各個方面均超出了CBN以及金剛石磨料砂輪等材料。利用陶瓷基SiC砂輪以及樹脂結合劑金剛石砂輪等對增強型復合材料所實施的磨削證明了SiC砂輪可用于粗磨之中。在粗磨過程中，工件磨削表面上會產生基體金屬涂敷等問題，從而切實地降低表面具有的粗糙度。金剛石砂輪十分適合于進行精磨。在精磨過程中，基體材料并無顯著的涂敷狀況。利用細粒度金剛石砂輪，可以對1um深的磨削區實施材料的延性化磨削，其表面和亞表面并無裂紋或者缺陷出現，能夠促進增強相之延性。所以說，磨削是金屬基復合材料加工當中極有發展前景的加工方式之一，能實現無損化加工。

四是鉆削和振動切削加工手段。碳化硅鋁基復合材料的性能有別于普通鋼鐵材料，一般是使用整體或者涂層金剛石鉆頭實施孔加工。鉆削加工當中出現的刀具磨損以及加工表面質量則是判斷其可加工性能的重要指標。對鋁合金復合材料刀具所產生的磨損以及表面質量開展試驗性研究。在鉆削鋁合金復合材料的過程之中，鉆頭磨損如果發生于后刀面，產生磨損的原因則是磨料的磨損。運用掃描電鏡可發現鉆頭后和切削速度方向保持一致的磨損溝，而鉆頭的橫刃與外緣處也存在著磨損。刀具耐用度首推YG8鉆頭，TiN涂層以及深冷鉆頭質量較次，而HSS鉆頭則是最差的。當前，國內外對于金屬基復合材料振動切削與加工的研究相對較少。超聲振動切削作為特種加工技術手段之一，具備了減小切削力與降低表面粗糙程度、提升加工精度并且延長刀具壽命等特點。通過對鋁基復合材料所進行的振動切削開展研究，把振動切削復合材料的所具有的切屑形態、變形系數以及剪切角切削形貌與粗糙度、殘余應力等開展對比與研究，可以發現振動切削鋁基復合材料具備了降低切屑變形、降低表面損傷程度與粗糙度、加大表面壓應力等功能，這樣一來就為金屬基復合材料實施精密化切削探索出了一條嶄新的發展途徑。

四、結束語

綜上所述，復合材料加工技術均有各自不同的特色，其中金屬基復合材料屬于具備組分材料難以擁有的全新優質性能的一種先進材料。因為復合材料的制造成本相對來說比較高，所以在其加工的過程之中應當盡可能地提升材料的利用率，切實降低能源所產生的消耗，推動我國清潔材料的生產。目前階段，應當致力于發展各類二次成形之后的零件不再需要進行加工或少加工即可得到成品的技術，從而不斷推動金屬基復合材料的精密化、清潔化與高效化生產。

參考文獻：

[1]沃丁柱. 復合材料大全[M]. 北京：化學工業出版社，2000.

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稀有金屬材料加工技術發展前景

隨著社會的快速發展，個各行業也得到迅猛發展，對稀有金屬材料的質量和性能也提出了更好的要求，稀有金屬材料的種類不斷增多，性能不斷提高，而且稀有金屬材料加工成本也在不斷降低。稀有金屬材料逐漸向高精度，超細方向上發展。比如，很多應用于航天領域的稀有金屬材料已經開始向納米級發展，而且稀有金屬材料的韌性越來越強。稀有金屬材料加工技術也在向短流程化方向發展。目前，應用鑄造技術加工稀有金屬零部件可以提高稀有金屬材料的質量，避免材料的浪費，降低稀有金屬材料的加工成本。如今，很多工程對于稀有金屬材料的需求量都在不斷增多，這也是稀有金屬材料加工和開發的關鍵動力。但是，也有部分稀有金屬材料沒有被重用，這部分稀有金屬材料的分析成果就無法真正轉變為生產力。如今，深加工技術已經成為稀有金屬材料加工技術的創新區域。

現代計算機技術的發展速度不斷加快，計算機技術的發展在一定程度上推動了稀有金屬材料加工技術的發展。

稀有金屬材料加工技術

稀有金屬箔材加工技術。稀有金屬箔材已經成為工業產業所需的關鍵材料，工業產業對于稀有金屬箔材的質量和精準度要求非常高。西方國家對稀有金屬箔材加工技術的應用時間比較長，經驗比較豐富，加工水平比較高，我國與西方國家的差距比較大，很多高精度的稀有金屬箔材還需要從國外進口。我國必須加大稀有金屬材料加工技術的研究水平，縮短與西方國家之間的差距。稀有金屬箔材主要應用以下加工技術：一是真空熔煉，二是鍛造，三是軋制，四是真空熱處理。

稀有金屬材料成形加工技術。稀有金屬材料成形加工技術具有以下特點：一是生產工序比較少，二是加工效率高，三是成本低，四是材料的利用率比較高。稀有金屬材料成形技術有以下幾種：一是精密鑄造，二是等溫鍛造，三是超塑性成形，四是擴散連接，五是旋壓成形，六是管件塑性推制，七是粉末冶金，八是激光立體成形。稀有金屬材料的價格相對較高，對于成形技術的要求也比較高。

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隨著現代高新技術的發展,現代材料得到了快速的發展,很多新材料新技術應運而生。同時新材料的進步和發展水平也成為衡量國家科技水平的一個標準之一,并在一定程度上促進了各個學科、技術的交叉融合。材料是現代文明三大支柱的基礎,能源和信息的發展都離不開材料,也因此材料的發展也越來越引起人們的關注。一種新功能材料的研發,不僅能夠帶來巨大的經濟效益,同時也能夠帶動相關產業的迅速發展,其對推動工業的發展,促進國防建設的各個領域的發展都至關重要。

1 現代材料加工技術的發展特點

1.1 現代材料加工技術有更為詳細的劃分

現代材料技術的發展不是單純的對傳統材料加工工藝的改進改性,也不是單純的提高了生產效率降低生產成本,而是進行了新功能材料的研發,并逐步實現了產業化。當前的材料加工技術包括制備技術、材料的成形與加工技術、對材料的改質與改質技術、對金屬材料的防護技術、評價表征技術、對金屬材料的模擬仿真技術及檢測與監控技術等。

1.2 實現各種加工技術的交叉融合

傳統的金屬材料的加工過程是在完成了金屬錠坯后再進行塑形加工,而后生產出各類金屬制品和零件。但是現代的金屬材料加工已經實現了材料制備和成形加工技術的一體化、成形加工與改質改性技術的一體化,這都充分說明了當前的材料加工技術已經實現了各類技術的交叉與融合。

1.3 實現了材料的設計與加工的一體化

工業的飛速發展對材料的功能性提出了更高的要求,能夠按照實際生產中需要的功能要求來進行材料的設計,從而實現材料的功能設計與加工的一體化,使之進入材料加工的新發展時期。

1.4 實現對材料加工全過程的精準控制

隨著電子信息技術的飛速發展,計算機模擬與仿真技術都得到了較大程度的發展,同時也豐富完備了材料的數據庫,使其各方面的數據都得到了完善,并以此為基礎實現了材料設計、制備、加工等全過程的精準控制,特別是對加工材料的性能、形狀和尺寸等。

2 現代材料加工技術的現狀

隨著合成材料相關技術的發展,特別是材料的合成與復合技術的發展,及電子信息技術和航空航天等尖端材料加工技術的發展,都在很大程度上推進了現代工業的飛速發展。一些功能性新材料的出現,例如精細陶瓷材料、耐高溫材料、納米材料等的研發與產業化推廣,都解決了過去很多傳統材料不能替代的功能,從而實現了材料性能的飛躍發展。

3 現代材料加工技術的發展趨勢

3.1 材料加工技術的發展

(1)材料加工過程的一體化。在對現代材料進行制造需要經歷設計、制造、成形及后續加工等過程,在傳統的金屬材料的加工過程中需要冶煉得到純金屬后將其進行熔煉合金化,再進行鑄錠和塑性加工及深度塑性加工最后制造出金屬制品。例如,對金屬的鑄造都實現了連續鑄軋工藝從而實現了產品的各種加工性能。

(2)材料加工技術的一體化。當前的材料加工已不再是單純一個學科的發展,而是各種技術相結合發展的綜合性學科,隨著計算機模擬與過程仿真技術、信息技術在材料的制備、成形及加工過程中的應用,很好的實現了材料加工過程中的各個環節的精準控制。例如,當前市場對各種材料產品的性能、形狀、尺寸有了較高的要求,計算機對鑄軋程序及材料的變形進行模擬分析,對材料的規格和尺寸等進行全面的精準控制,達到材料的精密成型和特種塑性加工。

3.2 材料加工的新技術新方法的發展

隨著高新技術的飛速發展,對高新材料的功能有了更高的要求,傳統的材料加工方法不能滿足對新型功能材料的需求,在材料加工研究領域中實現材料加工與制備的一體化是未來發展的一個趨勢。

(1)對常規材料加工流程的改進。要想實現對常規材料的節能高效優質加工,實現對材料的精準控制,就必須對傳統的材料加工模式進行改革,對生產的流程進行簡化和連續化生產,從而提高生產效率。

(2)實現對材料的組織與性能的精準控制。工業技術的發展對材料的性能有了更高的要求,傳統的材料不能滿足新興工業發展對材料的需求,要想發展先進的材料成形加工技術,就必須以實現材料組織與性能的精準控制,實現高附加值的材料。

(3)對材料設計、制備、成形及加工的一體化。當前在材料加工技術中最為突出的就是對復合材料的加工,較為有代表性的是噴射成型技術和金屬基層狀復合材料的加工技術。并隨著高新技術材料的不斷研發,新的材料加工方法會不斷的出現,例如,自蔓延高溫合成加工陶瓷復合管材及金屬管法制作氧化物超導線材等。

(4)實現材料產業的可持續發展。隨著社會經濟的迅速發展,人與環境的發展矛盾日益激烈,有限的資源環境很難滿足人類日益增長的物質文化需求,因此必須探尋研發新的材料,以滿足發展對各種工業發展的需求。一些低耗、節能、可再生、利用率高及可循環使用的材料是未來現代材料的發展趨勢,對這些材料的加工方法和技術的研究是新的發展領域,也是發展的必然趨勢。

4 結語

現代材料加工技術的發展并不是單純的對傳統加工工藝的改進,而是需要進行新材料的研發,在現代材料中融入科技的元素、現代化的加工工藝及信息化的元素,從而實現現代材料的快速發展。本文分析了現代材料發展的特點和發展現狀,并有針對性地對現代材料加工技術的發展趨勢進行了展望。

參考文獻:

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[3]孫愛芳.材料加工技術的回顧與展望[J].河南機電高等專科學校學報,2006(05).

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激光技術屬于新興的制造技術，具有自身的應用優勢和規律，也已經形成了專業的激光理論。激光技術具有以下特點：一是單色性，二是相干性，三是方向性，四是高光強。目前，激光技術已經趨向成熟，但是還需要不斷完善和調整，提高國內激光技術水平。

一、激光技術的應用優勢

1.效率高。目前，激光切割是應用最為廣泛的激光技術，應用于多個領域中。在汽車制造業中，主要應用激光技術切割鈑金零件，不僅可以優化汽車零部件結構，還可以提高汽車的基本性能，在一定程度上降低了汽車的油耗。在航天工業中，主要應用激光技術切割鋁合金。激光技術的廣泛應用在一定程度上推動了工業和制造業的發展。隨著激光束質量的快速提高，激光技術也廣泛應用于金屬材料加工中。激光技術可以切割以下性能的金屬材料：一是高硬度，二是高脆性，三是高熔點，這也是傳統切割技術所做不到的。激光技術在應用的過程中不會對環境造成污染，而且切割的效率非常高，可以在短時間內完成切割任務，適應性也非常強。

2.無污染。激光技術實際上就是把光斑直接照射到需要切割的物件表面，并通過激光斑和物件之間的相互作用使物件的表面在短時間內熔化。相比于傳統的切割技術，激光技術屬于新型高能加工技術，應用的過程不會對環境造成污染，減少能源的消耗，降低企業的材料加工成本。比如：3D激光技術主要應用于切割高強度的鋼材料，對鋼材料的毛邊進行精細處理。如果鋼材料的強度比較大，就必須使用3D激光技術。在應用激光技術的過程中，低熱輸入是激光技術的一大應用優勢，因為很多材料在遇到高溫時性能會發生變化。激光技術在焊接金屬材料時不會對材料的外形造成影響，可以達到極高的精準度，而且激光焊接可以縮短焊接的寬度，提高了焊接的美觀度。

二、激光技術在金屬材料加工工藝中的應用

1.激光切割技術。激光技術使用光斑直接聚焦在金屬材料上，并熔化金屬材料，同時使用激光束氣體把融化掉的金屬材料吹走，保證激光束可以沿著設定好的軌跡切割，形成整齊的縫隙。激光切割技術是應用最廣泛的激光技術，激光切割材料包括以下幾類：一是有機玻璃，二是木板，三是塑料，四是不銹鋼，五是碳鋼，六是合金鋼，七是鋁板。在應用激光技術的過程中并不需要使用刀具，激光技術完全在計算機的操控下，可以實現任意形狀的切割。激光切割實際上就是應用高功率密度來實現切割任務。在計算機的操控下，激光器通過脈沖放電，并輸出激光，產生一定的頻率和光束，光束又通^傳到聚焦在被切割的金屬材料上，進而形成多個光斑。相比于傳統的切割技術，激光切割技術具有以下特點：一是切割質量高，二是切割速度快，三是柔性高，四是適應性強。激光切割技術的精準度非常高，精準度控制在0.05mm，速度可以達到每秒切割10米，而且不會受到金屬材料硬度的影響。

2.激光焊接技術。激光焊接的特點有以下幾個：一是速度快，二是非接觸，三是變形小，比較適合連續性的金屬材料在線加工。在金屬材料加工工藝中應用激光焊接技術可以提高焊接效率，而且無污染。隨著加工技術的快速發展，激光焊接技術水平也在不斷提高。應用激光焊接技術可以實現曲線焊接，提高車身的靈活性，而且可以根據焊接材料的特殊要求進行焊接。激光焊接技術有以下幾種：一是激光與電弧焊接技術，二是等離子弧焊接技術，三是高頻感應熱源復合焊接技術，四是雙激光束焊接技術。不同的激光焊接技術特點不同，技術人員需要結合實際情況選擇激光焊接技術，保證激光焊接技術應用的合理性。

3.激光打孔。激光打孔實際上屬于比較傳統的金屬材料加工技術，相比于其他打孔技術而言，激光打孔技術的精準度比較高。激光打孔技術有著悠久的發展歷史，激光打孔技術最早應用于鐘表制造業，取得了不錯的成就。西方國家應用激光打孔技術的時間比較早，經驗比較豐富，我國與西方國家存在較大差距，我國激光打孔技術還不完善，還需要不斷調整，加大激光打孔技術的研究力度，縮短與西方國家之間的差距，我國也需要結合實際情況合理的借鑒西方國家的先進經驗，提高激光打孔技術水平。

4.激光打標。激光打標的應用性也非常強，激光打標實際上就是應用激光來對需要打標的物體進行照射，并合理的利用化學反映，以此來將標識長時間的留在物件表面。目前，激光打標被廣泛應用于金屬材料加工工藝中，激光打標技術的應用不會對金屬材料的性能產生任何影響，這是傳統打標技術所做不到的。激光打標技術也在不斷完善和調整，提升打標的質量，已經成為國家的關鍵防偽手段，受到越來越多人的肯定。激光打標技術的應用不會對金屬材料本身和性能產生任何破壞。

三、結語

目前，激光技術已經廣泛應用于金屬材料加工工藝中，屬于新型高能加工技術，效率高，操作簡單，而且無污染。其種類也在不斷增多，激光技術使用光斑直接聚焦在金屬材料上，并熔化金屬材料，保證激光束可以沿著設定好的軌跡切割。應用激光焊接技術可以實現曲線焊接，提高車身的靈活性。激光打孔技術的精準度比較高，但是我國的激光打孔技術還需要不斷調整和完善，縮短與西方國家之間的差距。激光打標實際上就是應用激光來對需要打標的物體進行照射，將標識長時間的留在物件表面。不同的激光技術具有不同的特點，技術人員需要結合金屬材料的特點和實際需求來選擇激光技術，保證激光技術應用的合理性。要提高我國的激光技術水平，相關部門還必須加大激光技術的研究和分析力度，合理借鑒西方國家的先進經驗，發展前景十分廣闊。

參考文獻：

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中圖分類號：TB31文獻標識碼： A

引言

激光加工是一種新興的先進制造技術，具有自己的特色與規律，經過多年的積淀形成了激光加工理論和各種激光加工工藝參數。激光與普通光相比具有單色、相干性、方向性和高光強，同樣激光加工設備也涉及到眾多學科因而決定了它的高科技性和高收益率。縱觀國際和國內激光應用場情況經過多年來的研究開發和完善，當代的激光器和激光加工技術與設備已相當成熟形成系列激光加工工藝。

1、激光加工的基本特征

激光既具有時間控制性，又具有空間控制性，使其能夠滿足自動化加工的要求。因此，激光加工系統可以與計算機數控技術交相呼應，生成便捷、優質、高效的自動化加工設備，進而實現加工工業的低成本、高效率、高利潤。總體而言，激光加工技術具有以下幾項基本特征：

①工藝集成性好。一方面，同一臺機床可同時具備多種加工工藝，如切割、焊接、打孔、表面處理等；另一方面，同一臺機床可同時實現多種工藝同步進行或者不同工藝分步進行的效果。

②加工效率高。與其它加工工藝相比，激光加工工藝可以極大地提高加工效率。例如，激光切割效率是一般切割的15倍；激光焊接效率是傳統焊接的25倍；激光打孔效率是機械打孔的40000多倍。

③加工質量好。激光加工大多采用非接觸式加工方式，而且能量密度高，為加工質量提供了可靠的保障。

④適應性強。激光加工可適用于各種材料，如高強度材料、高熔點材料、高硬度材料等等。同時，激光加工既可適用于大氣環境，也可適用于真空環境，體現了其適應性強的特點。

⑤經濟效益高。提高經濟效益，是激光加工最顯著的特征。以激光打孔為例，它能比一般打孔技術節省25%~75%的直接費用和50%~75%的間接費用。

2、激光技術優勢分析

2.1、加工速度快，效率高

激光切割是當前各國應用最多的激光加工技術，在國外許多領域，例如，汽車制造業和機床制造業都采用激光切割進行鈑金零部件的加工。在航天工業中，鋁合金用激光焊接的成功應用是飛機制造業的一次技術大革命。在汽車工業中，激光加工技術優化了汽車結構，提高了汽車性能，降低了耗油量。激光精加工和微加工不但促進了工業的發展，也為制造行業提供了有利條件。隨著大功率激光器光束質量的不斷提高+激光切割的加工對象范圍之廣，幾乎包括了所有的金屬和非金屬材料。例如，可以利用激光對高硬度、高脆性、高熔點的材料，進行形狀復雜的三維立體零件切割，這也正是激光切割的優勢所在。由于激光加工技術的高效率、無污染、高精度、熱影響區小，因此在工業中得到廣泛應用。另外，激光切割的優點還包括設置時間短，對不同工件和外形具有很好的適應性。

2.2、精準率高，無污染

激光焊接激光焊接是將光斑非常細小高強度的激光照射到工件表面，通過激光與物質的相互作用，使作用區域內的母材局部快速熔化、汽化，實現焊接。與傳統的加工熱源相比，激光具有高亮度性、高方向性、高單色性和高相干性等特點，因此，激光加工是一種新型的高能束流加工技術，對提高產品質量和勞動生產率，實現生產的自動化和無污染，以及減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。例如，3D激光切割技術是加工高強鋼最經濟的技術。激光切割適合高強鋼加工毛邊過程。對于這種加工，3D激光切割尤其適合這種已經成型的金屬薄板。如果鋼的強度達到1500MPa，就只能采用激光切割技術才能實現，沒有其他更經濟的方法可以選擇。另外，對于激光切割而言，低熱輸入是激光切割中一個非常重要的特點，因為一些合金的高強特性會由于熱效應而導致性能降低。激光能焊接以前由于不可視原因而無法焊接的部位（例如，車頂側板和后擋板的結合）。激光焊接同樣是一種變形很小的高質量焊接，能夠達到很高的精度。另外，激光焊接相比電阻點焊能夠減小焊縫寬度，這再一次降低了重量和燃油消耗。

3、激光技術在金屬材料加工工藝中的應用

3.1、激光切割技術

近年來，激光切割技術的應用十分廣泛，據相關技術研究分析表明，激光切割技術占激光加工技術的近70%。激光切割機主要由激光器、機床主體和控制系統三大部分組成，常用于激光切割的有CO2激光器和YAG激光器，其特點是切割精度高。根據切割要求不同，激光光源的功率從5W到90KW不等，切割鈑金工件所采用的激光光源功率一般是在100W到1500W之間。當切口寬度要求在0.15mm至0.2mm之間時，激光光源的輸出功率應該小于1500W，此時激光光源的振蕩模式為單模振蕩，切割面也會相對比較平整；當切口寬度在1mm左右時，激光光源的輸出功率應選擇大于1500KW，此時激光光源的振蕩模式為多模振蕩，切割面會留下少許污物。當在使用激光技術切割厚板時，則需要采用空氣、氧氣、氮氣等輔助氣體來配合完成，氮氣是一種惰性氣體，用它來輔助切割，能夠有效避免切面發生氧化；在對厚度較大的板進行切割的時候，使用氧氣作為輔助氣體，能夠加快切割的速度。

激光切割工藝中可使用CAD技術結合CAM技術來提供加工工件所需要的工藝參數和加工信息，高效、連續地完成自動化切割和生產。激光切割不需要大量更換模具，工藝參數變更簡單，可廣泛應用于各種高硬度、高熔點、硬質、脆性、粘性、柔性材料及薄壁管件的切割，而且還具有切縫窄、速度快、熱變形小、切口平整的優良特性。

3.2、激光打孔

激光打孔是激光技術材料加工中應用最早的激光技術，激光對板料進行打孔，一般采用的是脈沖激光，能量密度高，效率高。瑞士某公司利用固體激光器給飛機渦輪葉片進行打孔，可以加工直徑從20μm到80m的微孔，它的直徑與深度比可達1:80.另外利用激光在一些脆性材料如陶瓷上加工一些微小的異型孔，直徑可以達到0.001mm，這是普通的機械加工完成不了的。

3.3、激光焊接

依據服務對象和使用器件的不同，激光焊接主要包括兩種類型的機制，一種是深熔焊，主要應用于機械制造行業；另一種是傳導焊，主要應用于電子電氣行業。

從目前的發展態勢看，激光焊接技術不斷滲透到汽車行業，為行業發展提供了必要的技術支撐。具體而言，這種應用主要體現在以下兩個方面：首先，傳動件焊接。當前，激光焊接技術可滿足汽車傳動系統中70%的零件的焊接需求。與其它焊接技術相比，激光焊接不僅可以提高零件的使用壽命，而且可以降低零件的使用成本，體現出其獨特的應用價值。其次，焊接組合件。簡單地說，焊接組合件就是將分散的平板工件焊接成體、沖壓成形。通過焊接組合件，既可以減少工件數量，也可以提高部件性能，還可以減輕車體重量，進而優化汽車的整體性能。以雅閣汽車為例，它的車門是由1.4mm的鋼板和0.7mm的薄板拼焊沖壓而成，降低了40%的車門重量。

此外，激光焊接技術憑借其堅固性強的特點，還廣泛應用于刀具、刃具、量具制造行業。例如，我國圓鋸片的年產量超過1000萬片，不僅滿足了建筑行業對高質量鋸片的迫切需求，而且保障了國外鋸片市場的有效供給。

3.4、激光表面熱處理

激光表面熱處理主要表現在兩個方面：一是激光表面硬化。在激光表面硬化的作用下，馬氏體的量會不斷增加，進而導致零部件疲勞強度和耐磨性能的不斷提高。同樣是AISIl045型鋼，在未經處理以前，鋼的硬度僅為HRC35，而質量損耗卻高達418mg。而在同等條件下，激光表面硬化會增加HRC20的硬度,同時降低304mg的能耗。可見，激光表面硬化會極大地提高物件硬度，降低物件質量損耗。現如今，激光表面硬化已不同程度地應用于汽車錠桿、凸輪軸、曲軸、缸套等物件的制造。從實際效果看，它不僅提高了物件的使用壽命，而且降低了物件的制造成本。二是激光熔覆與合金化。激光熔覆與合金化是以提升熔點的方式來增強加工材料的抗蝕性和耐磨性。該處理主要應用于熔點較低的材料。通過處理，使材料生成高熔點合金層，進而實現提升材料性能的目的。盡管激光熔覆與合金化有所區別，如涂層化學成分的變化趨向，但兩者相輔相成，都是現實中不可或缺激光表面熱處理方式。當前，激光熔覆與合金化主要應用于氣門、閥門、齒輪齒面、鑄鐵模具等工件制造，為工件質量提供了著實的保障。

結束語

激光加工技術產品具有優質、高效、節能的優點，激光加工技術已逐漸使用到鈑金工藝生產中，但激光技術的全面推廣仍受技術理論和加工設備等因素的制約，許多方面的應用還有待進一步深入。

參考文獻

篇（6）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.038

0 前言

現今來看，在科學技術不斷發展的過程中，金屬復合材料逐漸得到了廣泛的應用，相對于普通金屬，復合材料具有較大的優勢，現今已經成為各個領域中的重要材料。并且在進行金屬復合材料零件的加工與制作中，涉及到較多的成型加工技術，為了保證技術材料的質量，那么必須要采取有效措施，不斷提升成型加工技術的質量。

1 新型金屬材料

新型金屬材料的種類比較多，其范圍主要是屬于合金的范圍中，對于金屬材料來說，主要的特點就是具有較強的延展性，同時新型金屬材料的化學性能十分活潑，并且技術材料上也具有較強的光澤以及色彩[1]。目前來看，記憶合金、高溫合金以及非晶態合金等材料是社會應用最為廣泛的金屬材料。焊接性是金屬材料的一個加工特性，焊接性也是金屬材料加工最為基本的一個加工特性。對于新型金屬材料來說，焊接性很強，這樣在進行焊接的過程中要充分保證其乜有裂縫以及氣孔等，這樣將會促進金屬材料具有較高的焊接性，保證其導熱性。其次，鍛壓性則是新型金屬材料的另外一個特性，這也是金屬成型一個重要的關鍵因素，金屬具有的鍛壓性將會促進金屬材料塑性的提升，從而來不斷提升其性能。同時加工條件也是影響金屬鍛壓性的性質。最后就是金屬加工的鍛造性，其中主要是包含了收縮性、流動性以及敏感性等特性。新型金屬材料屬于合金，熔點元素較高，這樣將會直接導致金屬流動性降低，以此來保證材料的成型加工。

2 新型金屬材料成型加工技術

2.1 粉末冶金技術

粉末冶金技術是金屬加工成型最早的技術，該技術能夠有效進行復合材料的制造，同時具有能夠對金屬基復合材料中的晶須增強功能等，該方式具有較為廣泛的成型加工技術[2]。粉末冶金技術主要適用于一些尺寸較小，以及形狀較為粗糙的精密零件，同時粉末冶金技術的零件制造形狀不是很復雜，在成型中，能夠結合實際需求量來不斷提升金屬含量，并且在制作中其較為精密，組織也十分細密，這是其主要優勢所在，并且工作效率也較高。

2.2 鑄造成型技術

在進行鑄造成型技術中，主要是利用有效的檢驗工作，這是目前來看較為成熟的鑄造技術，在進行鑄造過程中有效保證其設計滿足基本要求。對于該方式來說具有較強的性能，主要是應用于復合材料零件的生產以及制造中，目前來看制造與加工技術逐漸趨于復雜，但是這樣也將直接導致鑄造成型發的之后滯后性也十分明顯。另外，相關的參數以及工藝方法必須要經過不斷的改革與創新，流動性的不斷提升，這樣將會保證溶體的粘度中的顆粒不斷提升增加。并且高溫度會導致材料出現化學變化。所以在進行加工中，可以采用熔模鑄造、壓鑄以及金屬型鑄造等方式來避免出現以上幾種情況。

2.3 機械加工鑄造法

對于該方式來說，主要是利用銑、車以及鉆等方式來進行金屬復合材料的加工，并且在進行精加工鋁基復合材料中主要是利用金剛石道具來進行成型加工。首先就是要利用銑削的方式，其中材料主要是含有15%～20%的粘結劑，局金剛石刀具以及端面銑刀，要利用切削液來進行冷去，提升銑削的顆粒。之后要利用車削的方式，同時能夠結合乳化液進行有效的冷卻處理。選擇刀具要科學，選擇硬質合金刀具。最后要利用鉆削的方式，同時能利用外切削液進行有效的冷卻處理[3]。

2.4 電切割技術

對于該技術來說，主要是在進行成型加工的過程中要充分結合零件的形狀的負極來進行幾何切割形狀的選擇，這樣在進行材料的切割中利用正極溶劑的基本方式來進行材料的切割。在零件成型之后的殘屑，對其的清洗來說則是可以利用零件以及負極之間的間隙進行清洗，傳統的方式主要是放電方式，但是這種方式具有較大的缺陷，電切割技術的優勢較為明顯，能夠在介電流中侵入移動的電極線，并且可以有效運用液體的壓力進行全面的沖刷，以及利用局部的高溫來對零件進行成型加工。利用電切割法進行成型加工中，對于一些非導體的復合材料則是可以根據放電的效果差來進行一定的影響。主要是由于切割速度慢以及切口粗糙等問題引起，這樣就不能采用傳統的切割參數。

2.5 焊接技術方式

焊接技術是成型加工中的重要方式，同時也是應用最為常見的方式之一，主要是應用于金屬以及復合材料成型的構建中。焊接熔池的流動性以及粘度都會出現一些變化，這樣將會在很大程度上提升增加物的影響，另外在進行成型加工中，對于金屬化學反應，主要是發生在基體金屬以及增強物之間，這將會對焊接的速度造成較大的影響。對其的解決主要是對其中的部件進行有效的軸對稱旋轉，之后就是熔化焊的基本方式。

2.6 模鍛塑性成型法

對于該方式來說，主要是在鎂基復合材料以及鋁基礎復合材料中進行有效的應用，這樣成型發中主要是涉及到超速成型、模鍛以及擠壓等幾種方式。該方式生產出的零件性能較強，并且零件的組織較為精密。但是在實際應用中還是要注意，要保證擠壓溫度的適應性，適當提升溫度，能夠提升金屬材料的塑性。并且模具表面進行涂層或使用劑來改善摩擦條件，降低材料成型的困難性，提升生產的效率。

3 結語

現今科學技術不斷發展，新型金屬材料不斷發展，其成型加工技術越加受到人們的重視度，因此必須要采用有效措施，加大研發力度，從而來開發有效的方式來提升金屬材料成型加工的質量。

參考文獻：

[1]張文華.材料成型與控制工程模具制造技術分析初探[J].黑龍江科技信息，2015（15）：40-41.

篇（7）

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性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制越來越顯迫切。

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年代主要采用單螺桿擠出機造粒，產量約為3t／h；70年代至80年代中期，采用連續混煉機+單螺桿擠出機造粒，產量約為10t／h；80年代中期以來。采用雙螺桿擠出機+齒輪泵造粒，產量可以達到40-45t／h，今后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于璃確控制樹脂的分子結構，加速采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性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，例如制造一款普通轎車就需要制造1200多套模具，在美國、日本等汽車制造業發達的國家，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、高性能、低成本和快捷交貨。制品方面向小尺寸、薄壁、輕質方向發展；成型加工方面，從大規模向較短研發周期的多品種轉變，并向低能耗、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設備

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于起步階段，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設備，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設備。

目前國內外使用的反應加工設備從原理上看都是傳統混合、混煉設備的改造產品，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布不可控等問題．另外設備投資費用大、能耗高、噪音大、密封困難等也都是傳統反應加工設備的缺陷。聚合物動態反應加工技術及設備與傳統技術無論是在反應加工原理還是設備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性能的目的。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布不可控制的難點，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設備結構集成化問題。新設備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應性好、可靠性高等優點，這些優點是傳統技術與設備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，并在該領域處于技術領先地位。 轉貼于

（二）以動態反應加工設備為基礎的新材料制備新技術

1.信息存儲光盤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、周期長、能耗大、儲運過程易受污染、成型前處理復雜等問題，將光盤級PC樹脂生產、中間儲運和光盤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，研制開發精密光盤注射成型裝備，達到節能降耗、有效控制產品質量的目的。

2.聚合物／無機物復合材料物理場強化制備新技術。此技術在強振動剪切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，實現連續化制備聚合物／無機物復合材料。

3.熱塑性彈性體動態全硫化制備技術。此技術將振動力場引入混煉擠出全過程，控制硫化反直進程，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。研制開發出擁有自主知識產權的熱塑性彈性體動態硫化技術與設備，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項目和國家“八五”、“九五”重點科技計劃（攻關）等項目同時，非常注重科技成果轉化與產業化，完成產業化工程配套項目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，使其有自主知識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設備已形成了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，還有部分新設備銷往荷蘭、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制品廠節約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，投入批量生產并推向市場；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。并逐步推向市場目前新設備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設備年銷售額超億。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，培育自主知識產權。促進科學研究與產業界的結合，加快成果轉化為生產力的進程，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.

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    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年代主要采用單螺桿擠出機造粒,產量約為3t/h;70年代至80年代中期,采用連續混煉機+單螺桿擠出機造粒,產量約為10t/h;80年代中期以來。采用雙螺桿擠出機+齒輪泵造粒,產量可以達到40-45t/h,今后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于璃確控制樹脂的分子結構,加速采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性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,例如制造一款普通轎車就需要制造1200多套模具,在美國、日本等汽車制造業發達的國家,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、高性能、低成本和快捷交貨。制品方面向小尺寸、薄壁、輕質方向發展;成型加工方面,從大規模向較短研發周期的多品種轉變,并向低能耗、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設備

    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于起步階段,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設備,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設備。

    目前國內外使用的反應加工設備從原理上看都是傳統混合、混煉設備的改造產品,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布不可控等問題.另外設備投資費用大、能耗高、噪音大、密封困難等也都是傳統反應加工設備的缺陷。聚合物動態反應加工技術及設備與傳統技術無論是在反應加工原理還是設備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性能的目的。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布不可控制的難點,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設備結構集成化問題。新設備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應性好、可靠性高等優點,這些優點是傳統技術與設備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,并在該領域處于技術領先地位。

    (二)以動態反應加工設備為基礎的新材料制備新技術

    1.信息存儲光盤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、周期長、能耗大、儲運過程易受污染、成型前處理復雜等問題,將光盤級PC樹脂生產、中間儲運和光盤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,研制開發精密光盤注射成型裝備,達到節能降耗、有效控制產品質量的目的。

    2.聚合物/無機物復合材料物理場強化制備新技術。此技術在強振動剪切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,實現連續化制備聚合物/無機物復合材料。

    3.熱塑性彈性體動態全硫化制備技術。此技術將振動力場引入混煉擠出全過程,控制硫化反直進程,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。研制開發出擁有自主知識產權的熱塑性彈性體動態硫化技術與設備,提高我國TPV技術水平。

篇（9）

1 概述

隨著科學技術的發展，新型的金屬材料在現代化工業中得到了全面的推廣與應用，與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更為優異的性能與質量，已經成為很多領域中重要的工程材料，尤其是在能源開發、零部件制作、交通運輸機械輕量化等方面[1]。在采用新型金屬材料作為工程材料時，涉及到很多繁復的成型加工技術與工作，在現代化工業飛速發展的今天，如何不斷發展與完善新型金屬材料的成型加工技術，更好地發揮新型金屬材料的特性，已經成為各領域中材料工程師們的研究重心。

2 新型金屬材料及其加工特性

金屬材料是由金屬元素或金屬元素為主所構成的具有金屬特性的材料。金屬材料通常具有較好的延展性。新型金屬材料都屬于合金，其種類較多，性能與質量較普通金屬材料都有很大的突破，目前在市場上廣泛使用的新型金屬材料有高溫合金、形狀記憶合金、非晶態合金等。新型金屬材料的二次成型加工過程通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復雜的加工技術。新型金屬材料的加工特性如下[2]：

2.1 鑄造性

新型金屬材料都屬于合金，因此其熔點一般比較高，導致金屬材料的流動性較低，收縮性較低，便于新型金屬材料的鍛造與二次成型加工。

2.2 鍛壓性

鍛壓性是新型金屬材料的基本特性之一，該特性可以提高新型金屬材料的可塑性，時成型加工的金屬材料能夠具有更高的性能優勢。

2.3 焊接性

原始金屬材料通常需要經過焊接后二次成型再進行后續的工程應用，因此新型金屬材料成型加工的基礎特性就是焊接性，其需要有良好的焊接性與高導熱性能，才能在成型加工過程中保證材料不會產生氣孔與裂縫等。

3 新型金屬材料成型加工的原則

新型金屬材料通過會在工程施工、機械設備、航空航天等方面廣泛使用，一般具有良好的耐磨性與較高的硬度，以滿足各類工程建設與機械化生產的質量需求。但是新型金屬材料的這一特性也給其在成型加工方面增加了一定程度的困難，例如金屬材料的硬度較高會導致其在普通的鍛造環境下很難發生變形，使得很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業零部件[3]。不同的金屬材料具有不同的特性，市場對金屬材料成型加工后的質量與性能也有不同的要求，因此通常會根據金屬材料不同的特性采取不同的成型加工技術。例如，某些特殊的金屬材料只有通過纖維性增強才能實現其二次成型加工。因此在實際對新型金屬材料進行成型加工時，需要針對材料的特性采取相應的技術手段，切實推進新型金屬材料成型加工工作的開展。新型金屬材料的二次成型加工過程是一個非常復雜且細致的過程，其涉及的技術通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復雜的加工技術，在實際的成型加工工作流中，一旦由于操作人員的操作不當而出現即使是小型的失誤，都會給加工的金屬成品帶來無法磨滅的負面影響。例如，在鑄造工藝中，如果沒有對鑄型的尺寸、大小等參數進行詳細周密的把控，會導致成型加工之后的金屬成品不符合零部件要求的質量與規格，不僅會給加工單位帶來極大的成本損耗，還會影響工程的施工進度或機械設備的制造進度，延長施工或制造周期。因此，在對新型金屬材料進行成型加工之前，加工人員需要對金屬材料的物理與化學特性進行透徹的分析與掌握，才能夠具體問題具體分析、因地制宜地針對不同的金屬材料進行成型加工。

4 新型金屬材料成型加工技術

4.1 粉末冶金技術

粉末冶金技術是以金屬粉末為原料，通過不斷的燒結與塑形，形成金屬材料、新型金屬復合材料等的工業技術。粉末冶金技術是早期使用最為廣泛的新型金屬材料成型加工技術，在增強晶須的功能等方面具有獨特的優勢。現階段，粉末冶金技術主要應用于制造小尺寸且形狀粗糙、不復雜的精密零部件，其通過不斷地對金屬粉末進行燒結與塑形，可以精密控制并提高金屬材料中的金屬含量，因此在小型零部件制作中擁有廣泛的市場前景[4]。

4.2 電切割技術

電切割技術是通過在介電流中插入移動的電極線，然后利用局部的高溫對金屬材料進行幾何形狀切割，這樣的方式也可以充分高效地利用沖洗液體的壓力對零部件與負極之間的間隙進行沖刷，因此較傳統的放電方式具有一定的優勢。在采用電切割法進行新型金屬材料的成型加工時，通常會由于放電效果較差等原因導新型金屬符合材料的切割速度變慢，從而產生切割的切口不光滑等問題。

4.3 鑄造成型技術

鑄造成型技術是將液態的金屬澆注到與零件尺寸、形狀相匹配的鑄型中，待液態的金屬冷卻凝固之后，將固態的金屬材料取出，即可獲得與鑄型形狀一致的毛坯或零件。在鑄造成型技術的應用過程中，鑄型的有效性檢驗是非常重要的環節，其形狀、尺寸等質量的把控直接關系到零部件的質量與性能。

4.4 焊接技術

原始金屬材料通常需要經過焊接后二次成型再進行后續的工程應用，焊接技術是在高溫或者高壓的環境下，采用焊接材料，例如焊條或者焊絲，將多個待焊接的金屬材料連接成一個整體技術，該技術被廣泛應用于航天航空、機械制造等領域。需要注意的是，在新型金屬材料的焊接過程中，在金屬與增強物二者之間常常會發生化學反應，會影響焊接的速度，在遇到這一問題時，通常可以對金屬或者增強物進行軸對稱旋轉，然后將焊接接頭置于高溫下，使其達到熔化狀態[5]。

4.5 模鍛塑型技術

對于一些硬性較大的新型金屬材料，一般的鍛造環境無法使其加工塑形，以鈦合金、鎂合金等為例，這些金屬材料由于鍛造溫度范圍窄，可塑性較差，因此在變形時會產生極大的抗力，很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業零部件，為了解決這一問題，模鍛塑型技術應運而生。模鍛塑型技術包含超速成型、模鍛與擠壓等方法，在對金屬材料進行擠壓時需要保持甚至提高鍛造環境的溫度，以提高金屬材料的可塑性，同時需要在模具的表面涂上劑，降低模具表面的摩擦力，從而進一步降低模鍛塑型的難度。通過模鍛塑型技術進行金屬材料的成型加工，可以使得生產出來的零部件具有較高的質量與性能，其組織也更為嚴密，已經成榻鶚舨牧銑尚圖庸ぶ惺褂米釵普遍的技術手段。

5 結束語

與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更高的鑄造性、高鑄壓性、良好的焊接性與高導熱性等性能優勢，已經成為很多領域中非常重要的工程材料。本文對現有的金屬材料成型加工技術進行了詳細的闡述，如粉末冶金技術、電切割技術、模鍛塑型技術等，并對這些技術中的問題與關鍵技術點進行分析，對發展與完善新型金屬材料的成型加工技術具有重要的促進作用。

參考文獻

[1]李蘭軍.淺談新型金屬材料成型加工技術[J].科技視界，2015（15）：286+291.

[2]張利民.新型金屬材料成型加工技術研究[J].科技資訊，2012（16）：113-114.

[3]薛宇.新型金屬材料成型加工技術分析[J].才智，2012（27）：37.

篇（10）

中圖分類號：TB332 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0071-02

在現階段我國的社會生產生活里，對于纖維增強復合材料的加工需求不斷變得更高、更個性化，其被投入使用的范圍也在不斷普及，想要得到更好的加工成果，技術的完善和更新是當前的必要條件。

1 碳纖維增強復合材料的機械加工技術發展背景

碳纖維增強復合材料是一類結構復雜又難以加工的材料，因為其本身的不均勻性與結合強度過小等特性，碳纖維增強復合材料在進行具體加工的時候常會產生各種不足。而且，在對碳纖維增強復合材料進行加工的時候，產生的摩擦力極易將刀具磨損或磨鈍，進而在被磨損的刀具作用下增加材料的加工缺陷，從而為相關工廠和企業造成很多麻煩。現階段，中國相關加工技術才剛剛開始投入使用，所以，在日常的運作中要不斷地對技術進行完善，進而減小和消除加工缺陷[1]。

2 碳纖維增強復合材料的銑削加工技術

（1）銑削加工試驗。碳纖維增強復合材料經過銑削加工技術后，其效果會對產品的耐腐蝕性和抗磨性等造成直接影響，除此之外還在一定程度上受所要投入生產過程中所用的刀具、各種參數等作用影響。

（2）從所用刀具和各種參數的數據方面來說，被加工材料的質量會隨著相關條件的變化而發生規律性變化，加工后的成品材料體表光滑程度受具體參數影響，具體規律表現為：進行切削的速率越快，加工材料的缺陷越小，進行切削的力度越大，加工材料的缺陷也隨之變小。對硬度較高的合金類刀具進行操作時，切削速度切記不可以太高，速度過高極易導致刀具與材料的接觸面溫度急速升高，進而對刀具造成磨損，可以將切削的具體速度設置為40～80 m/min，每一個齒輪的進給量設置在0.04 mm/z（齒）最為合適。同時，怎樣對合適的加工刀具進行有效的選取也相當重要，對于刀具的選取需要以技術人員的反復試驗為基礎，根據加工環境不同而從不同角度考慮其條件。一般對碳纖維增強復合材料進行削切技術都會采用干切削的方法，在這一過程中，會產生極高的熱量，進而對刀具產生嚴重的磨損現象。部分技術人員選用在氣冷的環境下進行相關實驗，并且發現，這樣能夠很大程度上減輕對刀具的損壞，并且所加工材料的加工質量也有所提升。

（3）從碳纖維切削角度方面來講，這一角度對于材料切削的效果也存在著重要的影響。經過技術人員的反復試驗得出，角度一旦超過45°，材料的削切效果不好，而角度正好在45°的r候，材料的加工效果最為美觀，當夾角的角度在直角與平角之間變換的時候，材料一般都會產生一些毛刺類的瑕疵。所以，在進行具體加工過程中，一定要注意選用角度，在最優的角度下進行切削，以保證產品的加工質量。

（4）銑削刀具的選用。由于對碳纖維增強復合材料進行切削的過程中會產生極高的熱量，對刀具會造成相應的磨損，進而無法進行有效、全面的切削。所以，在對其進行加工的過程中，所選用的加工刀具要在具備高耐磨、高硬度和低磨損的基礎上，保證刀具切點的高鋒利度，以使對加工材料進行快速無誤的切削工作過程中，有效地避免或減輕毛刺等相關瑕疵的產生。現階段，各企業對于碳纖維增強復合型材料的銑削刀具一般都是硬度較高的合金類刀具，其表面大多被添加低壓化學氣相沉積的金剛石元素、立方氮化硼元素以及聚晶金剛石等元素。經技術人員大量研究后，研發了針對碳纖維增強復合材料切削工作的使用刀具，被叫做左右交錯多齒銑刀，這種刀具本身被設計具有合適的寬度以及厚度，有效地減輕毛刺、撕裂等瑕疵的形成，被當前廣大技術人員認為是性能最高的切削刀具[2]。

（5）銑削力。一個科學、準確的銑削專用模型能夠對相關銑削力進行全面的預測，進而獲得精準的相關參數，進一步對碳纖維增強復合材料的加工質量進行全方位的提高。技術人員以如何全面提高相關材料的加工質量而運用不同方法進行了試驗。

第一，反復建立模型法。這種方法的意思就是依據以往的研究經驗，并在此基礎上反復進行試驗，再建立相應模型。這種方法本身具有一定程度的實用意義，可是前提是需要相關技術人員進行反復、大量的針對性試驗，然而如果加工條件在中途發生任何變化，那么之前試驗獲得的計算公式就無法再使用，并且還要重新建立試驗。針對這一問題，有專家利用多元線性回歸的方法，研究出關于CFRP高速銑銑削力所對應的具體經驗計算公式，而且利用方差進行了反復的檢驗，最后結果表明銑削力的經驗公式具有較高的可靠性和科學性。基于對公式準確性的疑問，部分學者共同進行了大量球頭刀銑削C/C復合材料的具體試驗，而且針對試驗所得數據信息建立了較大切深和較小切深環境內的銑削力經驗公式，最后確定公式誤差約在10%以內。

第二，解析法。這種方法的操作原理是將進行銑削加工操作的過程中所發現的物理機理進行了記錄，并依據記錄建立模型，進而對相對應的銑削力進行預測和分析，可是由于在這一過程中要不斷進行假設，無法對最后的精準度進行有效的把握。

第三，有限元法。這種方法使通過利用網絡信息技術，對材料加工過程中的各個環節進行虛擬化的模擬實驗，這樣就在很大意義上對試驗所需耗費的各種材料進行有效的節約。相關專家利用有限元法構建了碳纖維增強復合材料的正交切削對應的模型，并針對其材料的各種性能，提出了其在平面應變的環境下，均質各向異性的具有彈性材料的結構細化模型，同時還建立了適用于切削過程中的接觸類模型，最后通過反復、大量的試驗，所得數據驗證了該模型的準確性。現階段我國技術人員剛開始進行針對碳纖維增強復合材料的有限元法的研究分析，相關數據以及報道都很少，所以，由于各方面研究還不太成熟，有限元法的仿真技術想要實現與具體加工工作，還對如何建立精準的模型和切削分離準則等很多方面進行反復和大量的試驗以及研究。

3 碳纖維增強復合材料的機械鉆孔技術

（1）超聲振動鉆孔技術。這種技術是將機械加工術與超聲波加工術有效融合后而生成的技術，它是以傳統的切削機床的運作原理為基礎，并在加工切削刀具面上進行超聲振動，從而完成其輔助。利用這種技術，可以有效地減小刀具表面的摩擦受損程度，進而使加工成果減輕毛刺和撕裂等瑕疵的產生，除此之外利用這種方法，還可以有效地延長刀具的使用時效，并在氣冷的環境下進行具體操作，效果更佳。利用超聲的輔助削切作用不僅對加工結果的質量進行提高，還在很大程度上控制了對刀具的損傷。因為超聲振動鉆孔技術與傳統的持續削切方式不同，這種技術是通過斷續性的切削同時，不斷進行排屑工作，這就可以減輕溫度過熱的現象，減小對道具的以及材料的損耗，從而減小工作成本和提高加工水平[3]。

（2）螺旋銑孔技術。這種技術屬于新興的技術，其原理是在刀具運轉的過程中圍繞銑孔的中軸線旋轉并不斷靠近軸線而產生的螺旋形軌道。這種技術在降低熱量、排屑和散熱等很多方面上具有一定的優勢，而且可以運用同一把刀具通過調節，實現不同條件和材料規格的加工要求，有效地降低了運作成本，可是目前這種技術還在剛剛開始研發的階段，具體的應用條件還不成熟。最近不斷有相關技術人員參與到螺旋銑孔技術的研發工作中，通^反復試驗所得經驗，構建了規范且比例精準的預測模型，使這種技術實際應用中有效地提升了對碳纖維增強復合型材料的加工質量。這種螺旋銑孔技術在相對較大的直徑條件下制孔，其本身具備很高的技術優勢，可以在輕易地減輕軸心力的同時，降低摩擦，減輕刀具損傷，并對材料的加工質量進行全面提升。可是這種技術目前對于較小單位直徑條件下的孔進行加工還存在一定的難度，需要相關技術人員的持續探究。

4 結語

由此可見，現階段在我國的社會生產生活里，對于纖維增強復合材料的加工需求不斷變得更高、更個性化，其被投入使用的范圍也在不斷普及，想要得到更好的加工成果，技術的完善和更新是當前的必要條件。所以，還需要相關技術人員的不懈努力，加大實驗與研究力度，使先進技術有效地發揮其功能，最終獲得完美的加工產品。

參考文獻