農(nóng)業(yè)機械制造材料的選擇和應(yīng)用

甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學院 王祎才

前言

如今我們生活在信息化的大時代，面臨著工業(yè)新革命的同時，對農(nóng)業(yè)機械制造材料也需要創(chuàng)新性改革，相對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械制造材料，新型制造材料的地位變得越來越重要，傳統(tǒng)材料不再是不可替代的必需品。在新型材料層出不窮的新時代，合理使用各種材料對于我們在農(nóng)業(yè)制造中的效率也是有一定的幫助，如果能夠讓機械設(shè)備最大化發(fā)揮它們的作用，對于我們在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的幫助會起到事半功倍的效果，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的效率以及質(zhì)量，都是有很重要的幫助的。農(nóng)業(yè)機械制造材料在一定程度上過于抽象，如果只是從理論上去理解，很難一步就達到最終的目的。而將理論與實踐融合發(fā)展探索的話，更能夠提高我們選擇材料時的效率，也能夠節(jié)省成本。因此，本文分析了農(nóng)業(yè)機械制造材料的選擇和應(yīng)用。也驗證了不同材料對于機械設(shè)備的效率和質(zhì)量的影響。有助于在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中更好地選擇機械制造材料，從而推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷提高，希望能夠?qū)Ξ斍稗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一些幫助。

1 現(xiàn)今主要的農(nóng)業(yè)機械制造材料

農(nóng)業(yè)機械制造材料主要包括鋼管和冷彎型鋼、合金鋼和低合金鋼、硬質(zhì)合金、特種鑄鐵、粉末冶金材料、工程塑料、橡膠等。不同的材料在不同設(shè)備中發(fā)揮的作用是不同的，只有因地制宜地使用農(nóng)業(yè)機械制造材料才能最大化發(fā)揮機械制造設(shè)備的作用，從而能夠在生產(chǎn)中起到事半功倍的效果。像鋼管合金等堅硬材料需要在一些大型設(shè)備的支撐以及連接環(huán)節(jié)去使用，而對于工程塑料、橡膠等特殊材料需要在工程制造的運轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)上使用，比如對于機械制造設(shè)備的移動處，比如輪胎需要采用橡膠材料可能會更有助于機器的運轉(zhuǎn)。而對于工程塑料，需要在特定的環(huán)節(jié)下去使用。工程塑料的堅硬程度遠不如鋼以及合金等材料高，更多的應(yīng)用在一些遮擋處等。所以不同的材料在設(shè)備的制造過程中應(yīng)用場景是不一樣的，我們需要把理論和實踐更好地結(jié)合起來去選擇我們在機械制造過程中的材料。當然，在這個行業(yè)里面還是有很多新興的技術(shù)，隨著人類社會科學水平的進步和科研力量的提升，這些技術(shù)也必將得到進一步完善和優(yōu)化，為人類的生活帶來更加美好的明天。

2 工程塑料在農(nóng)業(yè)機械制造的應(yīng)用

工程塑料具有良好的耐磨性。它在經(jīng)受各種惡劣的外界條件時仍能保持較強的韌性和抗疲勞性能，這些優(yōu)異性質(zhì)讓它被廣泛地應(yīng)用到汽車、摩托車、飛機、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，并且在國內(nèi)的汽車配套市場占據(jù)了重要地位，甚至在國際上都有著舉足輕重的影響力。目前全球范圍內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了幾十家工程塑料公司和企業(yè)，它們憑借其先進的工藝，成熟的生產(chǎn)線和豐富的產(chǎn)品儲備迅速發(fā)展壯大。因此，工程塑料作為最早開始大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的材料之一，正在逐漸取代傳統(tǒng)塑料成為汽車、航空、醫(yī)療、建筑、包裝印刷等諸多行業(yè)的首選原材料。而對于那些想要快速搶占工程塑料市場份額的企業(yè)來說，這無疑又是一次千載難逢的機遇。工程塑膠可以做成不同形狀的零部件。它們本身的物理特點決定了它們只適合做成圓柱體或者扁平體的形狀，所以通過改變結(jié)構(gòu)就能夠?qū)崿F(xiàn)形狀的調(diào)整，從而滿足各種不同的需求。比如，我們常見到的輪胎，其實就是利用橡膠制造而成，但是如果使用工程塑膠制品來替換，就可以很容易地將輪胎拆除，再重新加固成為完好的輪胎。工程塑料具有良好的耐候性和阻燃性。當溫度升高時，工程塑膠表面會吸附大量水分，這樣會降低其強度。而在低于零下30攝氏度的環(huán)境下，它們還能繼續(xù)保持較高的強度。因此在寒冷氣候條件下使用的工程塑料制品都能長久地保持其優(yōu)異的力學性能。另外，隨著工程塑料的廣泛應(yīng)用，其價格也越發(fā)昂貴。雖然其生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但仍舊存在許多問題亟待解決，例如成型工藝復雜，設(shè)備投資巨大等，導致目前工程塑料在國內(nèi)的普及率僅達10%左右。因此，未來工程塑料行業(yè)的競爭將更趨激烈，并且隨著人類社會向信息化、綠色化方向邁進，工程塑料作為信息化、網(wǎng)絡(luò)化時代的主流產(chǎn)物必將迎來更快速、更健康、更安全、更廣闊的發(fā)展空間。

3 木塑復合材料在農(nóng)業(yè)機械制造的應(yīng)用

隨著資源的日益匱乏，人們對于新型材料的需求與日俱增，農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用商對新型材料的研發(fā)力度逐漸加強。其中木塑復合材料作為當前應(yīng)用較為廣泛的一種復合型新材料，它是以木質(zhì)纖維作為主要的成分進行加工處理，與樹脂等人工合成的纖維進行結(jié)合而形成的新材料，這類材料能夠彌補傳統(tǒng)的天然材料的缺陷，同時將多種材料的長處加以結(jié)合，發(fā)揮優(yōu)勢，使農(nóng)業(yè)機械制造的過程當中機械的物理性能增加，使用性能提升，同時降低生產(chǎn)成本，擴大機械的應(yīng)用范圍。

木塑復合型材料，在農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用上有著非常強大的優(yōu)勢，它的彈性相較其他合成材料會更好。由于木塑復合材料中摻雜塑料等成分，其表面硬度會比天然木材高至五倍左右，與木材相比較，它對于一些沖擊和磨損有很強的抵抗能力，不會輕易滋生細菌，也很難被腐蝕，使用的年限可以有效提升。同時，木塑復合型材料的來源廣泛，具備很強的環(huán)保性，它能夠把人們生活的垃圾轉(zhuǎn)化為有用的能源，增強垃圾的回收性，可以實現(xiàn)垃圾分解，減少白色污染，是一種新型的環(huán)保產(chǎn)品，它的應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用在室內(nèi)裝飾、建筑業(yè)以及鐵路建筑等方面。

而且隨著技術(shù)的不斷完善，木塑復合型材料的性能也在逐漸提升。由于農(nóng)業(yè)機械主要應(yīng)用于畜牧業(yè)的生產(chǎn)和作物的栽培過程中，這些機械接觸到的環(huán)境往往都是室外潮濕或易污染的地方，機械接觸的物質(zhì)不一，所以要求材料必須有一定的穩(wěn)定性。在操作的過程中，農(nóng)業(yè)機械可能會與地面的石塊、土壤、植物根莖甚至牲畜進行摩擦或碰撞，容易造成損壞。在引入了木塑復合型材料之后，能夠有效地利用木塑復合型材料的彈性進行損害地避免，降低使用者在農(nóng)業(yè)工作過程中的成本投入，同時由于木塑復合材料具備力學強度和聲學性能。它的能源消耗較低，加工時間較短，也能夠大量進行生產(chǎn)，及時滿足用戶的需求。

隨著人們對木塑復合材料的認識不斷加深，木塑復合材料的生產(chǎn)工藝逐步提高，木塑復合材料在提高結(jié)構(gòu)材料的力學強度和聲學性能，降低材料的重量、能源燃料消耗及生產(chǎn)成本，減少加工時間，提高乘客的安全性和在極端的溫度變化時的防碎性能上都有很好的表現(xiàn)，因此被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、船舶、電子和航空航天等領(lǐng)域，用作結(jié)構(gòu)件的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其在特種環(huán)境下的良好表現(xiàn)也深受各產(chǎn)業(yè)的喜愛。這對于農(nóng)業(yè)機械比較傳統(tǒng)的材料應(yīng)用是一個很好的啟發(fā)。將塑料材料與非金屬材料進行混合，具備抗腐蝕性強、費用低、重量輕等優(yōu)勢，可以在農(nóng)業(yè)機械制造的過程中應(yīng)用于需要進行絕熱保溫的部件制造中，在車輛的裝飾美化方面也可以起到很好的效果。整個農(nóng)業(yè)機械的制造既有內(nèi)事件和外事件，又有內(nèi)部零件和外部零件的區(qū)分。在使用復合材料的時候，考慮到強度的問題和腐蝕性能的高低，可以將木塑型材料應(yīng)用在其中，提升農(nóng)業(yè)機械的零件耐用性。

4 輕量化材料在農(nóng)業(yè)機械制造的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機械輕量化的材料也呈現(xiàn)多樣化的趨勢，再進行農(nóng)業(yè)機械的性能提升過程中采用混合材料的輕量化材料，能夠提高力學性能，從研發(fā)成本上進行優(yōu)化，減少投入資金，同時賦予的產(chǎn)品材料也可以進行回收利用，具有非常廣闊的前景，也具備非常強大的適用性。隨著環(huán)境污染和能源危機的加嚴重，全球在機械生產(chǎn)中都要求能夠降低碳的排放，規(guī)劃整個設(shè)計領(lǐng)域的節(jié)能計劃。所以在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化的過程中，也要考慮到環(huán)保的問題，要減少油耗，增強機械的使用性和耐用性，降低農(nóng)戶的生產(chǎn)成本。應(yīng)用輕量化的農(nóng)業(yè)機械技術(shù)進行機械生產(chǎn)制造，成為了當前的生產(chǎn)潮流。在農(nóng)業(yè)機械的車輛性能提升中，輕量化具備非常穩(wěn)定的優(yōu)勢，它能夠起到節(jié)能的效果，將農(nóng)業(yè)機械車體的結(jié)構(gòu)零部件進行薄壁化、中空化和集成化，從而降低研發(fā)的成本，使農(nóng)業(yè)機械的架構(gòu)和整體的機械覆蓋重量有效減輕。當農(nóng)業(yè)機械的重量被減輕之后，就可以在使用的過程中降低油量的消耗，從而減少廢氣的排放。目前常用的輕量化材料包括高強度鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金等。

高強度鋼材主要應(yīng)用于車輛的制造過程中，其性能要比其他金屬制造材料高達四倍以上。金屬制造材料的輕量化能夠使車輛駕駛的安全性提升，在農(nóng)業(yè)機械制造過程中，通過既定的費用達到最大化的車輛駕駛安全性。在農(nóng)業(yè)機械的設(shè)計中，由于高強度鋼板能夠提升抗撞性，可以減輕車輛的自身重量，讓車身的零部件變薄，也使得空間變大。零件的支撐截面縮小，讓整個農(nóng)業(yè)機械車輛的抗疲勞性能提升，改善車輛制造行業(yè)當中安全與重量之間的矛盾。雖然農(nóng)業(yè)機械制造中對高強度鋼的應(yīng)用較為普遍，但是由于高強度鋼的延展性較低，在進行硬度的提升過程中，它的延展性成負比例增長。所以要想提升農(nóng)業(yè)制造車輛的性能，必須要持續(xù)改進輕量型材料。

鋁合金作為一種屈服強度與鋼材質(zhì)一樣的輕金屬，它的密度只占鋼材料的一半，在進行農(nóng)業(yè)機械制造的過程中，可以降低質(zhì)量的數(shù)值，起到節(jié)能減排和保護環(huán)境的效果。但鋁合金研發(fā)的成本相較于普通材料較高，在農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用過程中，還不是非常普及，主要用于集中制造一些用來保護駕駛員安全的配件。因為應(yīng)用鋁制材料進行農(nóng)業(yè)機械制造時，可以使車身的質(zhì)量有效減輕，在覆蓋了農(nóng)機的前后車身以及車身橫梁之后達到行駛速度相同的情況之下，動能的有效降低，當發(fā)生不必要的意外時，能夠最大化地降低人員傷亡，減少傷害。

鎂合金的力學性能與鋁合金相仿，但它的密度要比鋁合金更小，減震能力也比鋁合金和鋼制材料更強一些，并且在環(huán)保的角度考慮，鋁合金的回收性好，可以實現(xiàn)材料的再利用，是農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)制造過程中較為優(yōu)質(zhì)的材料。根據(jù)鎂合金的去服強度高、加工性能好、重量輕等優(yōu)點，在進行農(nóng)業(yè)機械的各零部件設(shè)計中可以充分地應(yīng)用。例如，在農(nóng)機的內(nèi)部進行系統(tǒng)化的窗，框架裝置、轉(zhuǎn)向盤、座椅底座、前支架、車身、車門等儀器的裝配中都可以采用。另外，農(nóng)機的動力傳動系統(tǒng)中也可以應(yīng)用。使用鎂合金能夠讓農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展更具有科技性，讓駕駛的安全性、行駛的舒適性都得到保障，是未來農(nóng)機發(fā)展的重要方向。

目前，鎂合金材料已經(jīng)被列入到國家長期發(fā)展的科技計劃當中，農(nóng)業(yè)機械制造領(lǐng)域的未來與鎂合金的研究密切相關(guān)。在使用高性能的鎂合金材料技術(shù)過程中，農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)制造業(yè)必須要提升對于鎂合金的認知?？紤]到鎂合金性能的諸多因素，要選擇適合鎂合金材料應(yīng)用的內(nèi)容，比如鎂合金材料的耐腐蝕性，相較其他制作材料更差一些，所以在農(nóng)業(yè)機械制造中，需要將其應(yīng)用在車輛工作環(huán)境較好的部分，保障鎂合金材料處于機械的內(nèi)部，使機械的設(shè)計制造既能滿足輕量化，又能夠滿足經(jīng)濟需要。

鈦合金各個方面的性能良好，相比于其他幾種材料有很大的優(yōu)勢。它的優(yōu)點是重量輕、密度低、屈服強度高、耐高溫、耐腐蝕性好等，適合用在農(nóng)業(yè)機械上。通過減輕農(nóng)機工作部件的重量以及緩解車架相關(guān)結(jié)構(gòu)零件的負載能力，提高內(nèi)部的發(fā)動機性能，能很好地降低農(nóng)機作業(yè)時的車身震動，提高工作效率。

鈦材料在環(huán)保方面的性能也是不錯的。因為其本身有著新型材料的特點，所以鈦合金材料在農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)中受到了廣泛制造商的關(guān)注。它的本身密度并不高，介于鋁制合金和鐵材料的密度值之間。在進行農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)中，要充分利用它的性能優(yōu)勢，用其來設(shè)計各種零件。鈦合金材料可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械的排氣系統(tǒng)中，特別是農(nóng)業(yè)車輛的排氣系統(tǒng)。它的零器件會比其他的材料制成輕便許多，并且具有很強的穩(wěn)定性，能夠保障在農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)工作中強度和車速不變的前提之下，達到燃料的節(jié)省和時長的增加?，F(xiàn)如今，鈦加工技術(shù)越來越完備，一些經(jīng)過改善后的加工設(shè)備、刀具能對大型結(jié)構(gòu)件、零構(gòu)件實現(xiàn)精準加工處理，大大提高了加工制造的效率。雖然車輛輕量化技術(shù)發(fā)展較快，但是鈦合金在國內(nèi)制造行業(yè)中的使用并不多，最根本問題就是鈦合金材料價格昂貴，各個零部件加工費用高，焊接技工差也是亟待解決的問題。在未來的發(fā)展趨勢中，如果可以降低原材料的研發(fā)費用，降低鈦制零部件的銷售價格，并通過有效的加工方法改善鈦合金性能，就能促使鈦合金在各個領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

5 結(jié)語

科學技術(shù)不斷發(fā)展的今天，不同的農(nóng)業(yè)機械制造材料遍布我們農(nóng)業(yè)制造的每一個角落，更好的應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械制造材料在農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程有重要的幫助，如果能夠讓機械設(shè)備最大化地發(fā)揮其作用，對于我們在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的幫助會起到事半功倍的效果，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的效率以及質(zhì)量，都是有很重要的幫助。因此，本文分析了農(nóng)業(yè)機械制造材料的選擇和應(yīng)用。也驗證了不同材料對于機械設(shè)備的效率和質(zhì)量的影響。有助于在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中更好地選擇機械制造材料，從而推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷提高。