機械制造中新型金屬材料的應用研究

吳兆輝

(柳州職業(yè)技術學院 廣西柳州 545000)

當前，機械工程行業(yè)在我國占有較大份額，并且與我國經濟的長期發(fā)展密不可分，因此需要對我國機械制造業(yè)進行材料改進，從而提高我國機械制造業(yè)的產品質量，生產出更符合實際需要的產品，進而促進我國機械制造業(yè)的發(fā)展。新型的金屬材料主要是以原金屬為基礎，在對金屬加以加工改良后，使其機械功效更為增強的新金屬，例如：復合金原料具有硬度高、硬度高和延伸強等優(yōu)點，它應用于當今的機械加工行業(yè)，促進了機械加工行業(yè)的發(fā)展[1]。

1 新型金屬材料概述

所謂新型金屬原料，通常指的是以合金材料形態(tài)出現(xiàn)的各個類型的各種金屬的統(tǒng)稱，而各個類別的各種新型金屬又因為各自所具有的特性，應用于各個行業(yè)生產經濟發(fā)展過程中。根據當前的中國新型金屬材料發(fā)展趨勢，記憶合金材質、儲氫合金材料等為當前中國新型金屬材料發(fā)展趨勢中的主要典型代表物，具體情況如下[2]。

1.1 記憶合金材料

該金屬原料的最大優(yōu)點就是具備記憶能力，即由該合金材料所制造成的金屬導線，在經受過外力作用后產生了變化，從而具備回復原來形態(tài)的功能。

—般來說，記憶合金材質在實際使用中，要回復原有形態(tài)，就必須在適當的高溫處理下才能夠完成這一功能。另外，記憶合金材質也由于具有高記憶能力等優(yōu)點，在生產生活中也具有相當廣闊的用途，如電氣工程、航空航天等。但是需要明確的是，記憶合金材質在實際應用中，要想確保其用途正常發(fā)展，就要對記憶合金材質實施有效的高溫管理。由于記憶合金材質在實際應用過程中，往往具有溫度不確定性的特征，很容易遭受環(huán)境溫度的影響。所以，對于記憶合金材質在具體的實際應用過程中要嚴控環(huán)境溫度，以防止其因環(huán)境溫度的改變而走向不穩(wěn)[3]。

1.2 儲氫合金材料

該新金屬原料為中國當前合金材料發(fā)展過程中的重點研究項目之一，原因在于氫燃料本身就是一個無污染，而且儲備充足的新燃料，使得儲氫合金材料的推廣應用與國家當前提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求相匹配?；谄浔举|角度來看，儲氫合金主要是指通過金屬和合金與氫能源之間進行化學反應，進而形成—定的氫化物，從而把氫能源貯存于合金材料之中，并應用于動力燃料方面，從而極大地減輕了當前對常規(guī)化石燃料的市場壓力，并能夠為氫能源的普及應用和可持續(xù)發(fā)展打下良好的技術基礎[4]。

1.3 高溫合金材料

該金屬材料能夠在較高熱環(huán)境下保證功能的正常發(fā)揮，應用于宇航機械設備、航空渦輪發(fā)電機等的制作中，原因就是由于這些機械設備在工作過程中，會產生超高的熱能，并由此導致某些零件因受熱而產生很大的損傷，從而導致了航空安全事故和宇航機械設備的故障。但是高溫合金材料的應用，可以減少設備工作中熱量產生的影響。

1.4 非晶態(tài)合金材料

該金屬在新金屬材料發(fā)展過程中占據了重要地位，非晶體合金材料本身具有許多優(yōu)點，比如：更多的高抗拉強度和堅固性能、更高的耐腐蝕性、電阻率也較高，若應用于設備的機械制造流程中，可以有效避免當前變壓器中鐵心材料的問題，為整體改善設備的機械性能提供了保證。

2 新型金屬材料與機械制造的關系

隨著中國市場經濟的進一步發(fā)展，中國的機械工程行業(yè)不斷進步，對機械設備的需求越來越大，對機械設備性能和安全性的要求也越來越高。因此，我國工程行業(yè)需要進一步提高產品的性能和安全性，以滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需求。新型金屬材料是當今科學技術發(fā)展的重要成果，與傳統(tǒng)金屬相比，其具有更高的熱穩(wěn)定性和顯著改善的性能，具有高硬度、高硬度和高耐熱性的優(yōu)點。采用新的金屬材料，可以大大提高機械行業(yè)的生產質量，降低成本，同時延長機器的使用時間，提高機器的綜合性能，使其在現(xiàn)代社會中發(fā)揮應有的作用。圖1是新型金屬材料的研制費用和經濟效益，說明了隨著新型金屬材料的研制，其經濟效益會逐步提高[5]。

圖1 新型金屬材料的研發(fā)費用及經濟效益

3 機械制造應用新型金屬材料的作用分析

3.1 節(jié)能性

制造機械設備工業(yè)有著對工藝的嚴苛要求，并且對機械加工物料的消耗很大，導致機械加工物料的使用率難以提高。而在此條件下無法正確估計機器工業(yè)中所耗費的燃料能量，使得部分燃料消耗并無意義。機械制造企業(yè)通過使用新型金屬板材，可發(fā)揮其物料節(jié)約性的功能，在真正意義上實現(xiàn)了保護物料資源和提升物料資源效率，從而避免了不必要的耗費問題。同時，設備生產加工階段盡量采用合適的新型材料代替原來的金屬材料，不僅只是提高質量，還可以大幅改善生產總體機械性能，降低生產階段燃料消耗量，增加燃料能源的使用率[6]。

3.2 環(huán)保性

在選擇各種金屬制造材料時，要以維護天然生態(tài)環(huán)境為前提，盡可能地選擇環(huán)保型的金屬材質[7]。同樣，在機械制造業(yè)生產過程中會產生污染物，有可能污染自然資源和大氣環(huán)境，特別是傳統(tǒng)金屬材料，其在產品時間轉化率和利用率上都呈現(xiàn)了出過相對低下的狀況，會形成大量的金屬材料廢棄物。如果忽視了金屬材料垃圾的處置環(huán)節(jié)，或任意拋棄金屬材料垃圾，就可能嚴重污染建設或施工的現(xiàn)場土地環(huán)境。通過選用環(huán)保型新型金屬板材，可以明顯降低有害廢氣的排放量，在很大程度上降低對水質和大氣環(huán)境的污染程度，從而不斷優(yōu)化機械工業(yè)的生產流程。

3.3 經濟性

無論什么生產業(yè)務，都必須綜合考慮生產材料的整體經濟效益，換言之，生產材料經濟效益和生產公司的切身經營效益之間必然存在著聯(lián)系。由此可見，企業(yè)貫徹并落實生產成本最小化利潤最大化的工作原則，能提高生產公司總體經濟效益和整體經濟收益。而機械制造公司在選擇新金屬材料時也不能忽視其整體經濟效益原則，而是立足于生產公司具體情況，盡量選用性能價格比更多的新金屬[8]。同時，在選擇新金屬材料時充分考慮其可加工性和適用范圍，并綜合考慮產品特性，側重于提高新金屬的使用率，可在從源頭上合理限制新機械制造的成本投資，在真正意義上實現(xiàn)了獲取最佳的經濟效益或產品效果。

4 新型金屬材料在機械制造中的應用

4.1 新型金屬材料應用在機械零件制造中

機械設備行業(yè)的生產與機械設備零部件的加工和生產密不可分。每個產品的質量都是通過各種機械設備零件的組裝來實現(xiàn)的。因此，在機械設備的加工制造中使用新的金屬材料可以發(fā)揮新金屬的性能和優(yōu)勢，進一步提高機械設備零部件的產品質量，為機械設備行業(yè)的生產質量打下良好的基礎。隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，新型金屬材料也廣泛應用于光感行業(yè)。同時，由于機械科學家對新金屬的不斷開發(fā)和研究，它對機械產品的生產技術也是不可或缺的。新金屬在機械零件生產中的持續(xù)使用，顯著提高了機械零件的機械穩(wěn)定性，這體現(xiàn)在加工精度和產品質量上，從而使機械零件的熱效率和抗壓強度得以發(fā)揮。

4.2 新型金屬材料應用在沖壓模具制造中

在機械制造過程中，必須根據工作要求、生產特點和條件選擇最合適的沖壓工具材料。在機械生產中，沖壓工具的材料主要是熱沖壓工具材料、冷擠壓工具材料和拉拔工具材料，但由于先進金屬材料的優(yōu)良性能，更適合用于沖壓工具的生產。用于沖孔工具機械制造的材料應具有足夠的耐熱性和延伸性能。就機械性能而言，其硬度高且耐熱，但材料選擇條件相對困難。目前，在進行沖孔工具的加工和生產時，機械生產行業(yè)一般仍以鋼為主要加工材料。雖然鋼具有高塑性和高加工成本性能，但由于硬度和耐熱性較差，不適合現(xiàn)階段的沖壓工具生產[9]。

4.3 新型金屬材料在不同生產環(huán)境的應用

目前，為了顯著提高機械設備的質量，應根據國家有關規(guī)定，在設備制造的整個過程中嚴格定義不同工作環(huán)境下的機械設備質量，以確保機器和設備能夠在連續(xù)工作條件下實現(xiàn)最大性能。在機械生產過程中不可避免地在高熱環(huán)境條件下，在機械設備中應用新型金屬板可以有效提高機械生產材料的熱性能，使制造材料在所有環(huán)境條件下都能獲得最高的機械性能，顯著提高機械設備制造業(yè)的生產率。

4.4 新型金屬材料的環(huán)保應用

新型金屬材料可以有效降低加工過程中的空氣污染程度，實際上可以廣泛應用于工程機械和設備中，也可以最大限度地利用優(yōu)先資源。在測試新的機械制造技術時，應注意新金屬材料的加工技術，以減少環(huán)境污染。例如：在機械加工過程中采用熱軋和冷軋的加工狀態(tài)，不僅可以增加新的機械零件數量，還可以降低能源成本，減少環(huán)境污染。在加工過程中，由于新金屬材料的不同，也應區(qū)分不同類型的金屬材料，相同的金屬材料應一起加工，以減少加工工藝實踐中的差異，這是由于金屬材料的差異造成的，以減少制造新機器過程中有害物質的污染，同時也增加了新金屬材料的加工技術[10]。

4.5 新型金屬材料在機械制造中的應用

目前，國家對機械加工行業(yè)的需求正在增加。要從根本上促進新型金屬材料在機械制造業(yè)中的廣泛應用，首先必須提高新型金屬材料的安全性和質量。新型金屬材料的產品質量和安全也決定著機械制造的質量和安全，因此提高新型金屬材料的產品質量也是關鍵。由于機械行業(yè)的原材料生產也必須科學化、標準化，各種金屬原材料必須統(tǒng)一，所有金屬材料必須通過國家檢驗，只有經過檢驗的新金屬原材料才能用于機械行業(yè)，從根本上解決新型金屬原材料的產品質量問題，為工程行業(yè)的發(fā)展壯大提供有效保障。

5 結語

綜上所述，隨著我國科技水平的提高，機械加工產業(yè)規(guī)模不斷壯大，用于機械生產的金屬板材種類也日益增加。為確保機械制造產業(yè)達到可持續(xù)性發(fā)展的總體目標，在相關科研人員選用新金屬材料期間，不能偏離具體應用要求，注重兼顧新金屬材料的經濟性、環(huán)保性和節(jié)約性，并靈活運用新加工工藝和傳統(tǒng)加工技術，進一步推進機器制造產業(yè)發(fā)展進程。同時，在使用新金屬材料期間，應當綜合考量影響其使用效益的風險因素，并不斷提高科研人員的專業(yè)知識素養(yǎng)和管理水平。