時間：2022-11-14 15:52:54
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【關鍵詞】：航空，難加工材料，加工技術，探析
【引言】：航空航天事業一直是各個大國搶占的制高點，也是促進和帶動全球經濟技術進步的關鍵。近年來，隨著各國在航空航天領域的擴展和實施，航空產品的技術水平和標準不斷升級優化，尤其是對各種難加工材料的使用，例如，對金屬切削刀具和技術提出了更高的要。難加工材料在很多領域都有非常廣泛的應用，由于機械零部件設計在負重減小和體積緊湊上有較高要求，使得很多零部件結構出現形狀復雜、結構怪異、型面多樣的情況，導致很多高科技新型難加工材料不斷涌現，雖然符合機械零部件的高強度、高剛性和高密度以及體積小、重量輕的設計要求，但是給后期的機械制造的可加工性和產品性能帶來很大的影響。為了應對這種情況的出現，各國技術研究部門都在探究如何讓難加工材料的加工技術得到改進和優化，滿足高精尖行業的需求，尤其是在迫切需要此類材料的航空航天業中。
1.航空難加工材料及加工技術關鍵
航空難加工材料包含鈦合金、高溫合金、復合材料和超高強度鋼等，在航空產品結構中幾乎沒有普通的工程材料，都是超高強度和高性能的高精尖材料，因此也都是比較難加工的材料。在航空難加工材料中，加工過程中最容易出現的問題為刀具磨損，它直接導致加工成本增加和加工效率降低，另外，加工質量也是目前遇到的較大困難和挑戰，影響到產品的使用性能和安全系數。
2.航空難加工材料的具體加工技術分析
2.1鈦合金及其加工技術
鈦合金的導熱系數較低，它的切削溫度能夠超出切削45號鋼的時候大約數百度以上，而且鈦合金的彈性模量比較低，加工的時候容易出現變形，導致加工表面出現回彈。另外，鈦合金切削和前刀面的接觸長度比較短，它的化學活性大，能夠和刀具產生較大的親和力，和大氣中的多種元素產生化學反應，從而形成硬且脆的外皮。
鈦合金材料的加工刀具材料選擇及加工條件選擇：如果是低速加工，則可采用高釩高速鋼和高鈷高速鋼；如果是中速加工，則要注意在加工細晶粒硬質合金時，粘結磨損較嚴重，就不宜使用含鈦的刀具，可以使用三氧化二鋁的涂層刀具；如果是高速加工，可以選用涂層硬質合金刀具、含鈦涂層硬質合金刀具和基體含鈦硬質合金刀具。
加工刀具要確保后角較大，最少要大于15°，并且保證前角不能夠過大，從而保證前?后角平衡，確保刃口強度的穩定性。在刀具的考慮上，最好選用大螺旋角銑刀。切削液的選擇，應該選用含極壓添加劑的油基切削液，但是，其中不可以含氯；采用高壓噴射冷卻液能夠使刀具耐用度得到成倍的提高，從而提升加工的質量。
2.2高溫合金及其加工技術
高溫合金的切削加工特點包含以下幾個方面：導熱系數非常低，小于45號鋼的1/3；高溫下強度比較高，在600-900℃下能夠保持中碳鋼的室溫強度；高溫合金中含有大量的組織較為致密的固溶體，導致切削時容易出現晶格扭曲，并且扭曲很嚴重，也容易導致冷卻嚴重的現象；高溫合金中含有大量的金屬碳化物、氧化物、硼化物和金屬間化物這些硬質點。在加工時，高溫合金材料的切削力是切削一般鋼材的2至3倍，它的切削功耗較大，產生了大量的切削熱量，導致切削溫度非常高。
高溫合金材料的刀具材料及其使用條件如下：拉刀和絲錐等材料的條件為：鈷高速鋼，速度是10m/min；超細晶粒硬質合金或者涂層硬質合金刀具，使用速度為30-70m/min，此時硬度提升而速度降低；如果是陶瓷材質刀具，如Sialon陶瓷、Si3N4陶瓷，則使用速度要大于200m/min，因為低速條件下刀具磨損會比較嚴重，所以速度要有較高的標準，且陶瓷刀具主要用在半精加工過程中。
高溫合金的加工刀具加工時的技術參數為：車刀前角小于10°，后角保持在15°左右；銑刀的前角保持在10°左右、后角15°左右，螺旋角在30-45°范圍內；陶瓷刀具或者CBN刀具要使用負前角。高溫合金材料的切削液使用條件為：如果是高速鋼刀具則使用水基切削液，并以冷卻方式為主，從而避免刀具熱塑變形的出現；如果是硬質合金刀具加工，那么最好使用極化切削油，可以達到抑制粘結和擴散磨損的效果；如果是陶瓷或者CBN刀具加工，那么切削液的使用最好嚴格而謹慎，可先通過工件熱軟化處理，讓材料更容易切削，然后要注意刀具的韌性，避免熱疲勞以及激冷裂紋的出現。
2.3高強度鋼的切削加工特點和加工技術
高強度鋼的切削加工特點包含以下特點：切削力度大，因為高強度鋼的強度非常高，能達到1960MPa，并具有一定的韌性和硬度，有非常好的綜合機械性能，所以高強度鋼的切削力較大。例如，在同等條件下，它的切削力可比45號鋼的單位切削力高出1.17-1.49倍；切削溫度較高，高強度鋼材料的導熱系數很低，只是45號鋼的60%，因為它的切削功耗比較大，切削溫度也就比45號鋼高出100℃，使得加工刀具的磨p速度比較快；斷削較為困難，高強度鋼的韌性和可塑性非常好，因此，切削時不容易折斷，導致在切削時經常纏繞在刀具和工件上，影響了切削的進度和效果。
那么，對高強度鋼的加工刀具選擇上，要遵守以下幾點原則：如果是高速鋼刀具，則可以選用Al高速鋼、涂層高速鋼、粉末冶金高速鋼或者Co高速鋼刀具；如果是硬質合金刀具，則可以選用添加了鈮、稀土元素的P類合金或者P類涂層合金、TiC基、Ti（C、N）基合金材料刀具；如果選用CBN刀具，那么要選用低含量且高強度的材質。
加工刀具的基本參數要遵循以下幾點要求：刀具刃部強度要比較高，如果是硬質合金刀，其前角要在-2°至-4°范圍內；如果是陶瓷刀具或者CBN刀具，則前角要在10°左右；刀尖的圓弧半徑在精加工的時候在0.5-0.8mm范圍內，在粗加工時在1-2mm范圍內。
高強度鋼的切削用量技術要求為：切削速度保持在45號鋼加工的30%左右，鋼強度高則速度要低；高速鋼加工速度小于10m/min、硬質合金加工速度30-80m/min、陶瓷和CBN加工速度為高于100-150m/min。高強度鋼的斷屑技術注意選擇合適的斷屑臺和斷屑槽，并根據斷屑的目標設定而進行且削用量的優化，可采用振動斷屑這些強制斷屑技術來提高斷屑質量和技術水平。
結語
航空難加工材料是航空產品加工和生產中較為關鍵的核心的技術攻堅方向，對加工工藝、加工方法及加工刀具的技術提升和優化是重點。難加工材料的切削刀具和加工技術，在刀片基體、幾何角度、涂層技術以及難加工材料的加工方法上都應該不斷突破和創新，根據不同難加工材料性能選擇不同的刀具和加工條件及參數，提高航空產品的性能，確保航空事業的發展。
【參考文獻】：
[1]楊金發，張軍. 航空難加工材料加工技術研究[J]. 金屬加工（冷加工），2012，21：11-13.
[2]谷雨，良辰. 航空難加工材料加工技術[J]. 航空制造技術，2016，03：34-35.
稀有金屬材料加工需要多種技術結合在一起，主要包括以下技術：一是錠呸制備技術，二是熱處理技術，三是材料表面處理技術，四是復合技術，五是稀有金屬制造技術，六是稀有金屬深加工技術。不同的加工技術作用不同，技術人員必須保證稀有金屬材料技術應用的合理性，才能發揮出加工技術的作用。
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。
稀有金屬材料鑄造技術。稀有金屬材料鑄造技術是應用最為廣泛的加工技術。鑄造技術經常被用在飛機的傳動系統中，使用一定數量的鈦合金來鑄造成精鑄件來代替傳統的緊固件，不僅減輕了飛機結構的重量，也降低了飛機零部件的應用成本，提高制造效率。如今，我國的稀有金屬材料鑄造技術主要是依據型殼工藝進行分類，應用比較廣泛的型殼加工技術有：一是機加工石墨型，二是石墨搗實型，三是熔模精密陶瓷型。其中，機加工石墨型的特點有以下幾個：一是材料表面的質量比較高，二是尺寸的精準度比較高，三是鑄造完成的模型可以重復使用。但是，機加工石墨型鑄件的表面處理比較復雜，如果處理的不合理鑄件表面就很容易出現氣孔等問題。對此，稀有金屬材料的鑄造技術僅適合應用于結構簡單的鑄件加工。石墨搗實型鑄造技術比較適用于結構復雜的鑄件加工，降低鑄件的鑄造成本。熔模精密鑄造加工工藝比較適用于壁薄的零部件，并且對于鑄件的精準度要求較高，是國內外應用比較廣泛的稀有金屬材料加工技術。技術人員需要按照稀有金屬材料的類型來選擇鑄造技術。目前，美國的稀有金屬材料加工技術處于全球領先水平，我國稀有金屬材料加工技術與美國差距較大。隨著科學技術的快速發展，鑄件熱處理技術也得到迅猛發展，鈦合金鑄件的性能已經超過了很多傳統鑄件的性能。美國一架戰斗機上鈦合金鑄件的數量大概有58個，占整個戰斗機零部件總量的7.5%。
1.1高強度，超高強度剛
在這方面的研究中，各國都取得了顯著的成就。日本在上個世紀七十年代開始就已經應用這種技術，以此來抵抗石油危機的沖擊。這種剛內含有，磷鋼板，烘烤硬化鋼板，雙相鋼，析出強化鋼，相變誘導塑性鋼等。首先由零件相結構進行覆蓋，逐步遍及車身。日本、瑞典等國相繼進行研發。與國際相比，我國的研究水平還需提高，因此要加大研究力度，以汽車結構的設計和材料選擇最優為基礎，與之結合，加快汽車輕量化進程。通過冶金，對鋼的成分進行變更，提升組織與性能。進行熱處理，改變組織性能，以實現材料更輕。但是這種鋼，成形困難，反彈性大。因此，要應用沖壓成形、焊接等多種技術。
1.2輕金屬材料
1.2.1鎂
鎂合金擁有高比強度和高比剛度的優點，采用鎂進行汽車零件的制造能夠提升輕量化的效果。鎂的熔點較低，能夠回升再利用，消耗能源也較少。鎂合金的零件，尺寸較為穩定，抗震性更好。上世紀中葉，鎂合金價格較低，德國的眾多汽車都使用其作為汽車的結構零部件。近些年隨著研發的進程不斷發展，鎂合金的抗腐蝕性也得以提升。
1.2.2鈦
鈦的質量較輕，強度很高，有很強的耐腐蝕性。但是鈦的價格過于昂貴，在汽車上的應用較少。鈦的應用，能夠減輕汽車重量，節約能源，減輕震動，降低噪音，減少污染，延長汽車壽命，提升汽車的安全和舒適性能。目前，鈦的運用范圍是汽車的發動機及相關零部件。而這些零部件恰恰都是經常遭遇腐蝕，磨損的部分。由于高昂的價格，只有賽車制造商，鈦應用較為普遍。
2技術創新成形工藝
汽車制造中的鍛造、沖壓、鑄造，焊接等成形的加工工藝是核心的、基礎的技術。該工藝進行創新，不僅能降低制造的成本，對汽車質量進行提高，還能促進汽車輕量化的進程。
2.1液壓
液壓的成形，主要介質是流體，實現對金屬進行塑性。該工藝較普遍的是內高壓，將高壓液體充滿金屬管中，用模具進行施壓變形。這種工藝能夠實現經濟效益最大化，簡化模具的結構，縮短生產的周期，能夠制造更復雜的工件，極大的提升了汽車的性能———安全性，舒適性。
2.2剪裁和拼接
傳統的零件制造，毛坯材料較為單一，過程方便，但是不夠優化。當前為了優化材料的應用和工藝，開始對毛坯材料進行剪裁拼接，不同種類的毛坯通過焊接，熱處理等方式進行結合，產生不同的作用。極大的提升性能，最大的節省材料。
3結束語
關鍵詞： 難加工材料 切削加工技術 問題 刀具材料 刀具形狀
近年來，機械產品多功能、高功能化的發展勢頭十分強勁，要求零件必須實現小型化、微細化。為了滿足這些要求，所用材料必須具有高硬度、高韌性和高耐磨性的特點，而具有這些特性的材料，其加工難度也特別大，因此又出現了新的難加工材料。難加工材料就是這樣隨著時代的發展及專業領域的不同而出現，其特有的加工技術也隨著時代及各專業領域的研究開發而不斷向前發展。另一方面，隨著信息化社會的到來，難加工材料切削技術信息也可通過因特網互相交流，因此，今后有關難加工材料切削加工的數據等信息將會更加全面，加工效率也必然會進一步提高。難加工材料的界定及具體品種，隨時代及專業領域而各有不同。
一、切削領域中的難加工材料
在切削加工中，通常出現的刀具磨損，有如下兩種形態：（1）由于機械作用而出現的磨損，如崩刃或磨粒磨損等；（2）由于熱及化學作用而出現的磨損，如粘結、擴散、腐蝕等磨損，以及由切削刃軟化、溶融而產生的破斷、熱疲勞、熱龜裂等。切削難加工材料時，在很短時間內即出現上述刀具磨損，這是由于被加工材料中存在較多促使刀具磨損的因素。例如，多數難加工材料均具有熱傳導率較低的特點，切削時產生的熱量很難擴散，致使刀具刃尖溫度很高，切削刃受熱影響極為明顯。這種影響的結果會使刀具材料中的粘結劑在高溫下粘結強度下降，WC（碳化鎢）等粒子易于分離出去，從而加速刀具磨損。另外，難加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高溫條件下產生反應，出現成分析出、脫落，或生成其他化合物，這將加速形成崩刃等刀具磨損現象。在切削高硬度、高韌性加工材料時，切削刃的溫度很高，也會出現與切削難加工材料時類似的刀具磨損。如切削高硬度鋼時，與切削一般鋼材相比，切削力更大，刀具剛性不足將會引起崩刃等現象，使刀具壽命不穩定，而且會縮短刀具壽命，尤其是加工生成短切屑的工件材料時，會在切削刃附近產生月牙洼磨損，往往在短時間內即出現刀具破損。在切削超耐熱合金時，由于材料的高溫硬度很高，切削時的應力大量集中在刃尖處，這將導致切削刃產生塑性變形；同時，由于加工硬化而引起的邊界磨損也比較嚴重。由于這些特點，所以要求用戶在切削難加工材料時，必須慎重選擇刀具品種和切削條件，以達到理想的加工效果。
二、難加工材料在切削加工中應注意的問題
切削加工大致分為車削、銑削及以中心齒為主的切削（鉆頭、立銑刀的端面切削等），這些切削加工的切削熱對刃尖的影響也各不相同。車削是一種連續切削，刃尖承受的切削力無明顯變化，切削熱連續作用于切削刃上；銑削則是一種間斷切削，切削力是斷續作用于刃尖，切削時將發生振動，刃尖所受的熱影響，是切削時的加熱和非切削時的冷卻交替進行，總的受熱量比車削時少。銑削時的切削熱是一種斷續加熱現象，刀齒在非切削時即被冷卻，這將有利于刀具壽命的延長。日本理化研究所對車削和銑削的刀具壽命作了對比試驗，銑削所用刀具為球頭立銑刀，車削為一般車刀，兩者在相同的被加工材料和切削條件（由于切削方式不同，切削深度、進給量、切削速度等只能做到大體一致）及同一環境條件下進行切削對比試驗，結果表明，銑削加工對延長刀具壽命更為有利。利用帶有中心刃（即切削速度=0m/min的部位）的鉆頭、球頭立銑刀等刀具進行切削時，經常出現靠近中心刃處工具壽命低下的情況，但仍比車削加工時強。在切削難加工材料時，切削刃受熱影響較大，常常會降低刀具壽命，切削方式如為銑削，則刀具壽命會相對長一些。但難加工材料不能自始至終全部采用銑削加工，中間總會有需要進行車削或鉆削加工的時候，因此，應針對不同切削方式，采取相應的技術措施，提高加工效率。
三、切削難加工材料用的刀具材料
立方氮化硼CBN（Cubic Boron Nitride）的高溫硬度是現有刀具材料中最高的，最適合用于難加工材料的切削加工。新型涂層硬質合金是以超細晶粒合金作基體，選用高溫硬度良好的涂層材料加以涂層處理，這種材料具有優異的耐磨性，也是可用于難加工材料切削的優良刀具材料之一。難加工材料中的鈦、鈦合金由于化學活性高，熱傳導率低，可選用金剛石刀具進行切削加工。CBN燒結體刀具適用于高硬度鋼及鑄鐵等材料的切削加工，CBN成分含量越高，刀具壽命也越長，切削用量也可相應提高。據報道，目前已開發出不使用粘結劑的CBN燒結體。金剛石燒結體刀具適用于鋁合金、純銅等材料的切削加工。金剛石刀具刃口鋒利，熱傳導率高，刃尖滯留的熱量較少，可將積屑瘤等粘附物的發生控制在最低限度之內。在切削純鈦和鈦合金時，選用單晶金剛石刀具切削比較穩定，可延長刀具壽命。涂層硬質合金刀具幾乎適用于各種難加工材料的切削加工，但涂層的性能（單一涂層和復合涂層）差異很大，因此，應根據不同的加工對象，選用適宜的涂層刀具材料。據報道，最近已開發出金剛石涂層硬質合金和DLC（Diamond Like Carbon）涂層硬質合金，使涂層刀具的應用范圍進一步擴大，并已適用于高速切削加工領域。
四、切削難加工材料的刀具形狀
在切削難加工材料時，刀具形狀的最佳化可充分發揮刀具材料的性能。選擇與難加工材料特點相適應的前角、后角、切入角等刀具幾何形狀和對刃尖進行適當處理，對提高切削精度和延長刀具壽命有很大的影響，因此，在刀具形狀方面決不能掉以輕心。但是，隨著高速銑削技術的推廣應用，近來已逐漸采用小切深以減輕刀齒負荷，采用逆銑并提高進給速度，因此，對切削刃形狀的設計思路也有所改變。對難加工材料進行鉆削加工時，增大鉆尖角，進行十字形修磨，是降低扭矩和切削熱的有效途徑，它可將切削與切削面的接觸面積控制在最小范圍之內，這對延長刀具壽命和提高切削條件十分有利。鉆頭在鉆孔加工時，切削熱極易滯留在切削刃附近，而且排屑也很困難，在切削難加工材料時，這些問題更為突出，必須給予足夠的關注。
為了便于排屑，通常在鉆頭切削刃后側設有冷卻液噴出口，可供給充足的水溶性冷卻液或霧狀冷卻劑等，使排屑變得更為順暢，這種方式對切削刃的冷卻效果也很理想。近年來，已開發出一些性能良好的涂層物質，這些物質涂鍍在鉆頭表面后，用其加工3―5D的淺孔時，可采用干式鉆削方式。孔的精加工歷來采用鏜削方式，不過近來已逐漸由傳統的連續切削方式改變為采用等高線切削這類間斷切削方式，這種方式對提高排屑性能和延長工具壽命均更為有利。因此，這種間斷切削用的鏜削刀具設計出來后，立即被應用于汽車零件的CNC切削加工。在螺紋孔加工方面，目前也采用螺旋切削插補方式，切螺紋用的立銑刀已大量投放市場。如上所述，這種由原來連續切削向間斷切削的轉換，是隨著對CNC切削理解的加深而進行的，這是一個漸進的過程。采用此種切削方式切削難加工材料時，可保持切削的平穩性，且有利于延長工具壽命。
如上所述，難加工材料的最佳切削方法是不斷改進的，新的難加工材料不斷出現，對新材料的加工總是不斷困擾著工程技術人員。當前，新型加工中心、切削工具、夾具及CNC切削等技術的發展非常迅速，而且在切削加工之外，CNC磨削、CNC電加工等技術也得到了空前的發展，難加工材料的加工技術選擇范圍已大為擴展。當然，有關難加工材料加工信息的收集與對該技術的深入理解，還不盡如人意，正因為如此，面對難加工材料的不斷涌現，人們總是感到對加工技術有些力不從心。例如，前述車削加工由連續切削向間斷切削轉換，便有利于延長工具壽命，新型涂層硬質合金刀具的使用，使難加工材料切削技術水平得到進一步提高。在難加工材料的切削加工中應特別重視工具壽命的穩定，不僅工件材料要和刀具性能妥善配備，而且對加工尺寸、加工表面粗糙度、形狀精度等的要求也極嚴格，因此，不僅應特別注意刀具的選用，對工件的夾持方式等相關技術也不能掉以輕心。
今后，難加工材料零件的加工將采取CAD/CAM、CNC切削加工等計算機控制的生產方式，因此，數據庫的建構、工具設計與制作等工具管理系統的完善，都極為重要。難加工材料切削加工中，適用的刀具、夾具、工序安排、工具軌跡的確定等有關切削條件的數據，均應作為基礎數據加以積累，使零件生產方式沿著以IT化為基礎的方向發展，這樣，難加工材料的切削加工技術才能較快地步入一個新的階段。
參考文獻：
關鍵詞：金屬材料；加工工藝；激光技術；應用
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
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關鍵詞：脈沖激光技術；高分子材料；材料加工
近年來，脈沖激光技術已經得到了相對比較廣泛的應用，并且該種精密的加工技術越來越受到社會與人們的關注，主要原因在于脈沖激光技術能夠在加工高分子材料的過程中得到比較高的加工精度，并且能夠進行材料表面的加工，使得材料的表面形成多孔結構與周期結構等。更加能夠實現對塊體材料、透明材料的內部加工與改性等。可以說，脈沖激光技術比較適用于其他加工技術無法實現的復雜形狀元器件的加工以及高精度元器件的加工。脈沖激光技術在高分子材料加工的過程中所產生的瞬間功率比較大，幾乎能夠與任何材料產生相互的作用，本文對脈沖激光技術在高分子材料加工中的應用進行研究，希望能夠促使高分子材料加工更加良好的依據脈沖激光技術獲得發展。
1脈沖激光及其折射率改性
所謂脈沖主要便是指隔一段相同的是假案發出的電波、光波等機械形式。脈沖激光則主要是指脈沖工作方式的激光器發出的光脈沖，脈沖激光具有其獨特的工作必要性，其能夠進行信號的發送并且減少熱量的產生。一般情況下，脈沖激光比較短，其時間幾乎已經達到了“皮秒”的級別。脈沖激光器在工作中需要由激光泵浦源持續性的提供能量，由此方能夠長期間產生并且輸出脈沖激光。高分子材料加工領域目前對脈沖激光技術有所應用。就高分子材料而言，其材料的折射率與其密度之間呈現正比關系，并且包括末端基、添加劑與雜志等化學組成、分子趨向、鏈間結合力等均與熱歷史存在關系。在高分子材料加工應用脈沖激光技術時，與其他改性技術相比較而言，脈沖激光技術能夠誘導高分子材料改性技術對其財力下性能產生最小的影響，并且脈沖激光技術能夠在高分子材料的表面將原有的化學鍵打破，并且能夠形成全新的化學鍵，以此改變高分子材料的特性。
2高分子材料加工對脈沖激光技術的應用
2.1激光燒燭產生表面多孔結構
激光燒燭產生表面多孔結構能夠有效的促進高分子材料與生物組織交界面上的細胞黏附與增殖，使得生物醫學領域的眾多學者均對其予以了較高的關注。高分子材料表面的孔洞會在材料表面熱化的情況下形成，并且應力在整個孔洞形成的過程中發揮著極為重要的作用。受應力波的影響，高分子材料的黏度會下降，而高分子材料本身又存在著因應力波作用而產生的孔洞長大的核，即自由體積孔洞，該自由體積孔洞的總體積會在溫度上升的情況隨著應力的下降而增加。就該方面高分子材料對脈沖激光技術的應用情況已經有部分學者展開了研究，并且認為在248nm的脈沖激光輻照下高分子材料膠原薄膜的鏈結構穩定性會發生一定改變，其能夠將原有的氫鍵網絡打破，并且經過紅外吸收光譜、拉曼光譜、熒光分析等發現高分子材料膠原主鏈的部分會出現光熱分解現象，在激光燒燭時會將光機械作為主要作用力，而后發生光化學轉變。該種狀態下生物的相容性會發生改善，即細胞黏著與細胞生長會發生改變。
2.2激光燒燭產生表面周期結構
高分子材料一般不會吸收長波長激光，其只有在激光強度十分高的情況下方能夠有效的實現多光子的吸收。此時脈沖激光輻照在高分子材料表面時便會形成一定的表面周期結構，且存在波長效應，其中，長脈沖激光器只能夠形成紫外波段激光器，而超短脈沖激光器則能夠在紫外波段和紅外波段均形成激光器。激光燒燭所產生的高分子材料表面周期結構一般可以向其納入到波長量級，并且在對偏振態、激光波長與入射角度等參數進行改變的情況下，高分子材料表面結構亦能夠發生相應的改變。經過對激光燒燭產生表面周期結構進行研究可以發現，其形成的機理主要包括兩點：①入射脈沖激光束與高分子材料的表面散射光之間能夠相互調制；②脈沖激光的強度調制能夠轉化成為高分子材料表面的改性結構。在激光燒燭產生表面周期結構的該兩點形成機理相互聯情況下，脈沖激光輻照將能夠促使高分子材料產生表層的熱化，繼而在溫度梯度的影響下導致高分子鏈不斷擴散，最終形成表面周期結構。
2.3塊體材料加工對脈沖激光技術的應用
高分子材料會對不同波長的光進行吸收，紫外脈沖激光加工需要對高分子材料的該點特性會產生依賴性。一般情況下，大部分的透明高分子材料均屬于弱吸收體，其能夠吸收的波段一般保持在193mm以下的真空紫外區。若入射的脈沖激光光子能量明顯要大于高分子材料的化學鍵能時可以將原有的化學鍵直接打破，此時高分子材料將會被離解成為單體產生脈沖激光燒燭，但是并不會產生液相，屬于典型的光化學過程，其所產生的熱影響亦最小。對于塊體材料加工對脈沖激光技術的應用方面，部分學者發現利用飛秒激光技術進行PCL片材的加工將能夠在加工的過程中于加工邊緣發現存在著熱退火形成的晶球以及快速冷卻形成的非晶組成熱影響區域。與此同時，紫外波段光子能量若超過了高分子材料中大部分分子鍵能，則亦會產生光化學作用。
3結束語
綜上所述，脈沖激光技術加工高分子材料具有十分復雜的機理，且不同的脈沖激光加工技術會對加工工藝、加工材料等提出不同的要求，因而高分子材料的脈沖激光燒燭在各界均有著比較大的爭議性。比較典型的高分子材料在脈沖激光技術加工下的光熱與光化學特點有：短波長激光的光子能量比較大，能夠直接打破高分子材料的化學鍵，并且能夠對高分子材料進行光化學降解。若將脈沖激光中脈沖的寬度縮短將能夠有效地提高多光子吸收截面，此時的加工效率也將能夠有效提高。鑒于此，脈沖激光能夠成為我國現階段以及未來工業高分子材料加工的首選技術，并且在不斷地研究與探索下，脈沖激光技術將能夠進一步的完善與應用，推動我國社會與經濟水平全面提升，并且提高我國在國際方面的影響力。
參考文獻
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摘要：近年來，高分子材料成型加工技術正處于快速發展階段。本文詳細闡述了高分子材料成型加工技術的發展情現狀及其未來發展趨勢，以期為我國高分子材料成型加工技術做出有益探索。
關鍵詞：高分子材料；成型加工；發展現狀；發展趨勢
Abstract: in recent years, high polymer material molding processing technology is in rapid development stage. This paper expounds the polymer material molding processing technology development present situation and future development trend of love, to China high polymer materials forming technology to make a useful exploration.
Keywords: high polymer materials; Forming processing; Development present situation; Development trend
中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：
最近幾年，國防尖端工業和航空工業等特殊領域的發展要求更高性能（如輕質、高模量和高強度等）的聚合物材料，開發研制滿足特定要求的高強度聚合物迫在眉睫。本文即在此背景下，結合筆者多年實踐工作經驗，就分子材料成型加工技術做了深入淺出的探討。
一、高分子材料成型加工技術的發展現狀
最近幾年，世界高分子合成工業取得飛速進展。以造粒用擠出機為例，其結構有了較大改進，極大的提高了產量。其發展歷程如下表1所示[1]。
表1 造粒用擠出機發展歷程一覽表
時期 名稱 產量（t/h）
上世紀60年代 單螺桿擠出機造粒 3
70年代～80年代中期 連續混煉機+單螺桿擠出機造粒 10
80年代中期～至今 雙螺桿擠出機+齒輪泵造粒 40～45
再以塑料為例，其發展歷程如下[2]：①1950年全世界塑料年產量約為200萬t；②上世紀90年代，塑料產量年均增長率接近5．8％；③2000年增加至1.8億t；④至2010年，全世界塑料產量高達3億t。伴隨著世界汽車工業的飛速發展，汽車對高速、節能、環保、美觀、舒適和安全可靠等方面提出了越來越高的要求，汽車性能的逐漸提高極大的促進了汽車零部件及其相關材料工業的發展速度。因此，為降低整車成本及其自身增加汽車有效載荷，提高汽車中塑料類材料的使用量便成為關鍵。
當前，高分子材料加工將朝著以下目標發展：高性能；高生產率；低成本；快捷交貨。制品方面則朝著輕質、薄壁和小尺寸等方向發展；成型加工方面則朝著全回收、低能耗和零排放等方向發展，并從大規模向較短研發周期的多品種進行轉變。
二、高分子材料成型加工創新研究技術
2.1基于動態反應加工設備基礎上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[3]。該技術克服了傳統方式的周期長、中間環節多、能耗大、易污染及成型前處理復雜等諸多問題，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，研究醋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[4]。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。
2.2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。指交換法聚碳酸酯連續化生產和尼龍生產中的關鍵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。當前，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。
三、高分子材料成型加工技術的未來發展趨勢
近年來，多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”和“九五”重點科技計劃等項目的同時，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，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，銷售額超過1．5億元，取得了良好的經濟效益和社會效益。將技術與資本結合，引入新的管理和市場機制，爭取在兩三年內實現新設備年銷售額超億。
四、結論
綜上所述，我國要想打破國外技術壟斷，實現由跟蹤向跨越的轉變，就必須走走獨具中國特色的高分子材料成型加工技技術與裝備的發展道路，把握技術前沿，培育自主知識產權。促進科學研究和產業界相結合，努力將科研成果轉化為實際生產力，加快我國高分子材料成型加工高新技術及其相關產業的快速發展。（指導老師：孫偉）
參考文獻
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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。
(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
關鍵詞：新型金屬材料；成型加工；加工技術創新
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，已經成為金屬材料成型加工中使用最為普遍的技術手段。
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。
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