新型金屬材料在機械制造中的應用

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摘要：進入21世紀，人類社會經(jīng)濟高速發(fā)展，機械制造業(yè)作為世界各國經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，對社會的發(fā)展有著至關重要的作用，機械行業(yè)的地位倍受各行各業(yè)的重視。機械制造在我國國民經(jīng)濟的生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)中占到60%以上，美國社會則普遍認為機械制造占社會經(jīng)濟財富的68%。新形勢下，科學的發(fā)展不斷加快技術革新，同時也推動著機械領域的重大變革。機械設計不再是最初的單一選材，在保證材料完全滿足設計的同時，還必須要注意選擇材料的環(huán)保性和節(jié)能性，安全制造的同時貫徹可持續(xù)發(fā)展理念。

關鍵詞：金屬材料；機械設計；選擇；應用

經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，機械制造業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，同時對機械設計所提出的要求也越來越高，在科學考慮利用有限資源最高利用率完成機械設計的同時，還需要考慮機械設計的可持續(xù)發(fā)展。影響機械行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重中之重就是選材。材料的選取決定制造后成品的價值，機械制造要科學合理的進行選材，并且能夠?qū)Σ煌匦缘牟牧霞右岳茫挥羞@樣才能更快、更好、更加平穩(wěn)的促進我國機械制造業(yè)。在合金基礎上所產(chǎn)生的新型金屬材料，例如，現(xiàn)階段我國正在研制的磁制冷材料，通過研究材料的磁熱制冷效應，進而取代氟利昂制冷，再如現(xiàn)在機械制造行業(yè)經(jīng)常提及的記憶合金，在外力的作用下改變合金的外形，通過加熱的方式，使得金屬恢復原來的形狀等，這類材料都屬于新型金屬材料。

1機械設計中金屬材料選取的基本原則

1.1材料的經(jīng)濟性

企業(yè)把經(jīng)濟效益作為企業(yè)盈利的目標，同樣，機械制造企業(yè)中也是如此，在對材料進行選取時，選取的是性價比較高的材料，這樣就會大幅度降低企業(yè)成本。在充分了解材料供應情況的同時，還要考慮金屬材料本身的價格、加工材料的難易程度及對有用金屬材料的轉(zhuǎn)化率，最終從源頭為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本。

1.2載荷的大小和性質(zhì)

在機械設計中，所謂的載荷與性質(zhì)，是指設計師必須考慮選取材料所能承受的荷載力大小，保障其可塑性，并且能夠很好的體現(xiàn)機械所具備的良性功能[1]，另外，還要研究材料的其他性質(zhì)，以確保在實際應用中不會影響到機械的功能和質(zhì)量。

1.3零部件的尺寸與質(zhì)量

實際生產(chǎn)中，加工某些機械零部件，經(jīng)常會因為選取的金屬材料不正確、不科學，導致加工出來的金屬材質(zhì)的機械部件尺寸或者質(zhì)量不符合使用要求、不達標，企業(yè)的負面影響由此產(chǎn)生。加工的零部件小則可以應用到精密儀器中，大則可以應用到國家大型機械制造中，正是因為這樣的地位，決定機械制造是一個對規(guī)格標準要求非常嚴格乃至苛刻的行業(yè)[2]。零部件的尺寸和質(zhì)量作為機械裝配中的基礎，決定整個生產(chǎn)或者設備的使用價值，所以，對金屬材料的選擇和零部件的尺寸與質(zhì)量必須以嚴謹?shù)膽B(tài)度進行選擇。

1.4零部件的工作環(huán)境

在不同的環(huán)境下所應用的機械部件，應該具備不同條件下應對相應特性的能力。比如，在潮濕的環(huán)境中，部件必須具備防腐蝕的性能，這就要求在加工機械零部件的時候，選擇具有抗腐蝕的金屬材料，再如在高溫環(huán)境下運轉(zhuǎn)的機械部件，為了保障設備的正常運行及使用壽命期限，在制造相應機械零部件時，選用具有耐高溫的金屬材料進行制造等，在許多特殊環(huán)境下的零部件必須具備必要的機械性能，至關重要的就是金屬材料的選擇。

2機械設計制造中應用金屬材料必須環(huán)保節(jié)能

傳統(tǒng)的金屬加工過程中會產(chǎn)生大量有毒有害且污染大氣的廢氣，同時會產(chǎn)生許多的金屬材料廢渣，不僅造成資源的浪費，這樣生產(chǎn)出的機械部件還不能達到國際一流標準。因此，要改變傳統(tǒng)制造技藝，應該從源頭出發(fā)，選擇新型金屬材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料，這樣不僅對空氣污染小，而且能滿足實際工程設備中的應用，同時，最大程度的對有限的資源進行充分利用。機械制造的可持續(xù)發(fā)展，不僅要從金屬材料出發(fā)，還應從生產(chǎn)工藝及方法出發(fā)。1）在機械加工的過程中，盡可能的選用熱軋、冷軋的狀態(tài)，從而提高機械部件的性能和使用壽命，這樣不僅污染小，而且耗能低。2）在機械加工過程中，因為各種金屬材料的性質(zhì)不同，然而在進行加工時所能承受的處理環(huán)節(jié)也是不一樣的，所以，盡量選擇熱處理工序少的金屬材料。如若建工環(huán)節(jié)較少，則可以減少能源的過度損耗，從而使經(jīng)濟效益與節(jié)能環(huán)保同步發(fā)展。3)在機械設計中可以選取碳素鋼為基礎材料，并在其中加入適量的合金元素，彌補韌性差、強度低的特點，同時，這種方式也提高了材料的耐腐蝕耐高溫乃磨損特性[3]。

3總結(jié)

新型金屬材料的發(fā)展，對我國機械制造行業(yè)的發(fā)展有著深遠的影響，為保證其平穩(wěn)較快的發(fā)展，在發(fā)展新型金屬材料時要注重應用的節(jié)能性、經(jīng)濟性、科學性，只有這樣才能實現(xiàn)機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時為機械制造業(yè)奠定堅實的基礎。在發(fā)展與應用新型金屬材料的同時，開發(fā)高端金屬結(jié)構(gòu)材料，例如：特種不銹鋼合金、特種鋁合金、特種耐腐蝕合金、特種工模具鋼等新型產(chǎn)品，同時進一步深入完善材料力學、金屬材料探傷等一系列金屬制造工藝及技術。

參考文獻：

[1]李春艷.金屬材料在機械設計中的選擇與應用[J].中國金屬通報，2016(10)：48-49.

[2]伍鵬.機械設計制造及其自動化的發(fā)展方向[J].南方農(nóng)機，2017，48(18)：46.

[3]范寶成，趙磊，荊政霖，等.金屬材料在機械設計中的選擇與應用[J].硅谷，2013，6(19)：142+114

作者：陳浩 楊曜澤 孟祥龍 單位：中北大學