新型金屬材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用

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摘要：進(jìn)入21世紀(jì)，人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)作為世界各國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，對社會(huì)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，機(jī)械行業(yè)的地位倍受各行各業(yè)的重視。機(jī)械制造在我國國民經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)中占到60%以上，美國社會(huì)則普遍認(rèn)為機(jī)械制造占社會(huì)經(jīng)濟(jì)財(cái)富的68%。新形勢下，科學(xué)的發(fā)展不斷加快技術(shù)革新，同時(shí)也推動(dòng)著機(jī)械領(lǐng)域的重大變革。機(jī)械設(shè)計(jì)不再是最初的單一選材，在保證材料完全滿足設(shè)計(jì)的同時(shí)，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(shí)貫徹可持續(xù)發(fā)展理念。

關(guān)鍵詞：金屬材料；機(jī)械設(shè)計(jì)；選擇；應(yīng)用

經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，機(jī)械制造業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，同時(shí)對機(jī)械設(shè)計(jì)所提出的要求也越來越高，在科學(xué)考慮利用有限資源最高利用率完成機(jī)械設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需要考慮機(jī)械設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展。影響機(jī)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(jià)值，機(jī)械制造要科學(xué)合理的進(jìn)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(jìn)我國機(jī)械制造業(yè)。在合金基礎(chǔ)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(yīng)，進(jìn)而取代氟利昂制冷，再如現(xiàn)在機(jī)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(fù)原來的形狀等，這類材料都屬于新型金屬材料。

1機(jī)械設(shè)計(jì)中金屬材料選取的基本原則

1.1材料的經(jīng)濟(jì)性

企業(yè)把經(jīng)濟(jì)效益作為企業(yè)盈利的目標(biāo)，同樣，機(jī)械制造企業(yè)中也是如此，在對材料進(jìn)行選取時(shí)，選取的是性價(jià)比較高的材料，這樣就會(huì)大幅度降低企業(yè)成本。在充分了解材料供應(yīng)情況的同時(shí)，還要考慮金屬材料本身的價(jià)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(jī)械設(shè)計(jì)中，所謂的載荷與性質(zhì)，是指設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)際應(yīng)用中不會(huì)影響到機(jī)械的功能和質(zhì)量。

1.3零部件的尺寸與質(zhì)量

實(shí)際生產(chǎn)中，加工某些機(jī)械零部件，經(jīng)常會(huì)因?yàn)檫x取的金屬材料不正確、不科學(xué)，導(dǎo)致加工出來的金屬材質(zhì)的機(jī)械部件尺寸或者質(zhì)量不符合使用要求、不達(dá)標(biāo)，企業(yè)的負(fù)面影響由此產(chǎn)生。加工的零部件小則可以應(yīng)用到精密儀器中，大則可以應(yīng)用到國家大型機(jī)械制造中，正是因?yàn)檫@樣的地位，決定機(jī)械制造是一個(gè)對規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)要求非常嚴(yán)格乃至苛刻的行業(yè)[2]。零部件的尺寸和質(zhì)量作為機(jī)械裝配中的基礎(chǔ)，決定整個(gè)生產(chǎn)或者設(shè)備的使用價(jià)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(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行選擇。

1.4零部件的工作環(huán)境

在不同的環(huán)境下所應(yīng)用的機(jī)械部件，應(yīng)該具備不同條件下應(yīng)對相應(yīng)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(jī)械零部件的時(shí)候，選擇具有抗腐蝕的金屬材料，再如在高溫環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，為了保障設(shè)備的正常運(yùn)行及使用壽命期限，在制造相應(yīng)機(jī)械零部件時(shí)，選用具有耐高溫的金屬材料進(jìn)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(jī)械性能，至關(guān)重要的就是金屬材料的選擇。

2機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)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(huì)產(chǎn)生大量有毒有害且污染大氣的廢氣，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多的金屬材料廢渣，不僅造成資源的浪費(fèi)，這樣生產(chǎn)出的機(jī)械部件還不能達(dá)到國際一流標(biāo)準(zhǔn)。因此，要改變傳統(tǒng)制造技藝，應(yīng)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(shí)際工程設(shè)備中的應(yīng)用，同時(shí)，最大程度的對有限的資源進(jìn)行充分利用。機(jī)械制造的可持續(xù)發(fā)展，不僅要從金屬材料出發(fā)，還應(yīng)從生產(chǎn)工藝及方法出發(fā)。1）在機(jī)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(jī)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(jī)械加工過程中，因?yàn)楦鞣N金屬材料的性質(zhì)不同，然而在進(jìn)行加工時(shí)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(jì)效益與節(jié)能環(huán)保同步發(fā)展。3)在機(jī)械設(shè)計(jì)中可以選取碳素鋼為基礎(chǔ)材料，并在其中加入適量的合金元素，彌補(bǔ)韌性差、強(qiáng)度低的特點(diǎn)，同時(shí)，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(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)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(shí)要注重應(yīng)用的節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)為機(jī)械制造業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在發(fā)展與應(yīng)用新型金屬材料的同時(shí)，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(shí)進(jìn)一步深入完善材料力學(xué)、金屬材料探傷等一系列金屬制造工藝及技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者：陳浩 楊曜澤 孟祥龍 單位：中北大學(xué)