新型金屬材料在機械制造中的應(yīng)用探討

范奇　宋婷

摘要：在二十一世紀，人類社會和經(jīng)濟的飛速發(fā)展，機械制造業(yè)作為世界各國的支柱產(chǎn)業(yè)，在社會發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，機械工業(yè)的地位得到了各界的重視生活。機械制造業(yè)占中國國民經(jīng)濟生產(chǎn)率結(jié)構(gòu)的60%以上，美國社會普遍認為機械制造業(yè)占社會和經(jīng)濟財富的68%。在新形勢下，科學的發(fā)展不斷加速技術(shù)創(chuàng)新，也推動了機械領(lǐng)域的重大變革。機械設(shè)計不再是原始的單一材料選擇。在確保材料完全滿足設(shè)計要求的同時，還必須注意材料選擇的環(huán)保和節(jié)能，并在安全生產(chǎn)的同時貫徹可持續(xù)發(fā)展的理念。

關(guān)鍵詞：金屬材料;機械設(shè)計;選擇;應(yīng)用

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，機械制造業(yè)正朝著新的方向不斷發(fā)展。就中國的制造業(yè)而言，材料成型和控制工程是長期的發(fā)展重點。不僅在材料控制上有新的突破，同時要注意各種相關(guān)的衍生技術(shù)，相關(guān)企業(yè)也必須有新的突破和發(fā)展。無論是在電力，船舶還是交通運輸業(yè)的發(fā)展中，我們都絕不能離開物料控制項目的相關(guān)內(nèi)容。技術(shù)水平和質(zhì)量是決定機械制造水平的決定性因素。

在經(jīng)濟飛速發(fā)展的同時，機械制造業(yè)也在飛速發(fā)展，對機械設(shè)計的要求也越來越高。在科學地考慮有限資源的最高利用率以完成機械設(shè)計的同時，也有必要考慮機械設(shè)計開發(fā)的可持續(xù)性。影響機械工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最重要因素是材料的選擇。材料的選擇決定了制造后成品的價值。機械制造必須科學合理地選擇材料，并可以使用具有不同特性的材料。只有這樣，才能更快，更好，更順利地促進中國機械制造業(yè)的發(fā)展。通過研究材料的磁熱制冷作用，然后替代氟利昂制冷，以合金為基礎(chǔ)的新金屬材料（例如，目前在中國正在開發(fā)的磁性制冷材料），就像在機械制造中經(jīng)常提到的記憶合金一樣在當今的工業(yè)中，在外力的作用下，合金的形狀發(fā)生改變，并且金屬通過加熱恢復(fù)到其原始形狀。這些材料都是新的金屬材料。

一、機械設(shè)計中金屬材料選取的基本原則

（一）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(yīng)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。

（二）載荷的大小和性質(zhì)

在機械設(shè)計中，所謂的載荷與性質(zhì)，是指設(shè)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，另外，還要研究材料的其他性質(zhì)，以確保在實際應(yīng)用中不會影響到機械的功能和質(zhì)量。

（三）零部件的尺寸與質(zhì)量

在實際生產(chǎn)中，某些機械零件的加工通常會導致不正確或不科學的金屬材料，從而導致加工后的金屬零件的尺寸或質(zhì)量不符合使用要求且不符合標準生產(chǎn)。加工后的零件可應(yīng)用于該國小型和大型機械制造中的精密儀器。正是由于這種狀況，機械制造是一個非常嚴格乃至苛刻的行業(yè)。組件的大小和質(zhì)量用作機械組裝的基礎(chǔ)，以確定整個產(chǎn)品或設(shè)備的使用價值。因此，必須以嚴格的態(tài)度選擇金屬材料以及組件的尺寸和質(zhì)量。

（四）零部件的工作環(huán)境

在不同環(huán)境中使用的機械組件應(yīng)具有在不同條件下應(yīng)對相應(yīng)特性的能力。例如，在潮濕的環(huán)境中，組件必須具有抗腐蝕性能，這要求在加工機械零件時，選擇具有抗腐蝕能力的金屬材料，然后在高溫環(huán)境中運行的機械組件，以保護設(shè)備。在正常運行和使用壽命期間，當制造相應(yīng)的機械零件時，應(yīng)選擇耐高溫的金屬材料進行制造等。在許多特殊環(huán)境中，零件必須具有必要的機械性能，最重要的是金屬材料的選擇。

二、機械設(shè)計制造中應(yīng)用金屬材料必須環(huán)保節(jié)能

在傳統(tǒng)的金屬加工過程中，會產(chǎn)生大量有毒有害的廢氣。同時，會產(chǎn)生大量的金屬材料浪費，不僅造成資源的浪費，而且還會產(chǎn)生無法達到國際一流標準的機械零件。因此，要改變傳統(tǒng)的制造工藝，應(yīng)該從源頭入手，選擇新的金屬材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料，這種材料不僅空氣污染少，而且可以滿足實際工程設(shè)備的應(yīng)用，同時時間，最大限度地利用有限的資源。機械制造的可持續(xù)發(fā)展不僅應(yīng)從金屬材料開始，而且應(yīng)從生產(chǎn)過程和方法開始。1）在機械加工過程中，盡可能選擇熱軋和冷軋的狀態(tài)，以提高機械零件的性能和使用壽命，不僅污染少，而且能耗低。2）在機械加工過程中，由于各種金屬材料的特性不同，但是在加工過程中可以承受的加工環(huán)節(jié)也不同，因此請選擇熱處理工藝較少的金屬材料。如果建設(shè)環(huán)節(jié)減少，可以減少過多的能源消耗，從而可以同時發(fā)展經(jīng)濟效益和節(jié)能環(huán)保。3）在機械設(shè)計中，可以選擇碳素鋼作為基礎(chǔ)材料，并添加適量的合金元素，以彌補韌性差和強度低的特點。同時，該方法還提高了材料的耐腐蝕性，耐高溫性和耐磨性。

三、結(jié)束語

金屬新材料的發(fā)展對中國機械制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。為了保證其穩(wěn)定快速發(fā)展，在開發(fā)新型金屬材料時，必須注重應(yīng)用的節(jié)能性、經(jīng)濟性、科學性，只有這樣，我們才能實現(xiàn)機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也為機械制造業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。在開發(fā)和應(yīng)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，特種工具鋼和其他新產(chǎn)品，同時進一步深入完善材料力學，金屬材料缺陷檢測等一系列金屬制造工藝和技術(shù)。

參考文獻：

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

[2]伍鵬.機械設(shè)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(shè)計中的選擇與應(yīng)用[J].硅谷，2013，6（19）：142+114.