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摘要:随着社会的发展以及科技的进步,我国的工业也迎来了新的发展机遇,各行各业对于金属材料的使用也逐渐提升。作为我国经济提升的基础,机械制造行业相关技术的创新需要在后续的工作中继续研究。现阶段的实践经验表明,新材料的出现、新技术的研发、新功能的添加,均有助于机械制造业在转型过程中,提升其节能性、环保性、经济性、智能性。以此为出发点,选取新型金属材料在机械制造中的应用作为研究题目,介绍了新型金属材料的性能及其应用价值。并以此为基础,对其在机械制造业中的具体应用进行了讨论。
关键词:新型金属材料;机械制造;应用
引言
机械制造是社会经济建设的重要内容,也是其重要的组成部分,对社会经济发展具有积极的推动作用,有利于促进社会经济发展规模和速度的提升。在机械制造过程中,新型金属材料在机械制造中的应用,是机械加工的重要环节。所以,从节能、环保、经济以及社会效益的综合角度看,新型金属材料的应用必要性与价值均十分突出。
1新型金属材料概述
新型金属材料种类多、性能优、功能强,应用范围相对较广。根据现阶段的应用经验看,较有代表性的记忆合金材料具有记忆功能,可以在形变的基础上以金属丝的形态存在。而且,记忆合金材料的变形过程具有可逆性,既能够“变形”,也可以被“打回原形”。在电气工程、航天工程等领域应用相对广泛。需要注意的是,此类材料的功能与其处理工艺密切关联,尤其是高温处理技术的优良,直接决定了其变形后的功能稳定性。反过来,在应用中也要求做好应用温度控制。储氢合金的优势则体现在环保性能方面。具体而言,该合金材料属于氢化物,能够通过化学反应生成并发生转化。在动力能源中的应用推广,可以较好地提升要素市场在矿产能源市场的资源配置能力。目前应用效果表明,该合金材料的耐高温性能优良,可广泛应用于飞机涡轮发动机、航天设备等方面。非晶态合金材料的抗腐蚀能力明显,在强度、硬度、电阻率方面优势明显,在电气设备机械制造中的应用效果较好,有利于补足变压器铁芯材料制造方面的短板。因此,新型金属材料的应用价值,主要体现在其性能及作用方面。比如,现代机械制造中的生产加工环节,耗材多、耗能大,材料功能发挥相对受限。应用新型金属材料后,既能够解决此类棘手问题,提高节能性。也可以在此基础上,根据材料性能的区分与选择,提高其应用环保性与经济性。
2金属刀具的材料
金属切削工具的材料选择也是一项重要内容,不同的材料在机械制造中所发挥的作用也具有显著的不同。从现有的刀具材料来看,金属切削工具的材料主要可以分为高速工具钢、硬质合金以及超硬材料这三种类型:首先是高速金属钢材质。该材质作为合金工具钢的一种,具有较高的强度,主要是由 Co、Cr、W 等元素在内的多种元素构成,能够耐高温,在 500 至 600 摄氏度内,其内部的一些金属元素依然能够保持较高的硬度,这就使得该金属刀具在进行机械制造切割时,能够保持较高的硬度,能够有效发挥金属切割的作用。而且,该材料还具有较高的韧性和可塑性,这就使得该材料刀具能够被打造成各种形状,有助于打造成切割所需的复杂形状,能够在切割中更有效地发挥作用。其次是硬质合金材料。该金属工具材料的应用具有较长的时间,在金属切割中扮演着至关重要的作用。依据国际划分标准,可以将该材料划分为 K 类、M 类以及 P 类合金,这三类合金具有不同的特点,其主要成分分别为以烧结形成的 WC-Co、P 类合金中添加的 TaC 以及 K 类添加的 Ti C 构成,分别用于切割不同类型的金属工件,在白铸铁、合金铸钢、不锈钢等工件切割中具有良好的应用。最后是超硬刀具。该类金属刀具主要指聚晶金刚石PCD、立方氮化硼 CBN 以及陶瓷材料。这些材料在硬度以及耐磨性方面具有显著的优势,这也是金属切割的重要需求,在金属切割工作中也具有良好的应用前景。陶瓷材料制作的刀具具有良好的硬度,其耐磨性也较高,而且该材料具有较低的热传导性,这就使得在较高的温度下,该材料工具依然能够满足切削所需的硬度。但是由该材料制作而成的刀具韧性相对较差,在实际应用过程中容易发生断裂,在机械制造中不能够承受较大的冲击。
3新型金属材料在机械制造中的应用
3.1在零部件制造中的应用
机械设备由零部件组成,任何一个零部件发生问题,均会对整体设备造成直接影响,尤其是在制造业向“智造业”转型过程中,设备的封闭性、集成性越来越高,对于零部件的质量要求也逐渐提升。因此,应用新型金属材料后,能够满足转型后加工工艺升级形成的材料性能需求。机械零部件在尺寸变化、性能变化、组装方式变化、加工工序变化的情况下,应用新型金属材料,有利于适应这种变化需求。
3.2在冲压模具制造中的应用
首先,零部件生产制造的多样化,给冲压模具制造带来了较大压力,扩增了相关资源投入比例。所以,为了化解冲压模具制造中的数量问题、质量问题、再利用问题,现阶段可以选择新型金属材料,利用其功能及作用解决此类问题。其次,常态化的冲压模具材料属于冷挤压模、拉伸模材料,此类材料在多样化的零部件生产制造中,无法满足其对模具的实际需要。所以,从材料更新的角度看,新型金属合金材料的应用有助于冲压模具材料的革新,提高其可塑性,进而实现性价比方面的综合效益产出。需要注意的是,用新型金属材料更新或替代冲压模具原有的几大类材料后,既能够满足中央模具冲压要求,也能够在曲面模具、非规则模具冲压方面显示其比较优势。最后,在向“智造业”转型的过程中,数字化加工的频率越来越高,3D打印的大范围推广应用,虽然未能全面替代冲压模具,但是,从3D打印的发展趋势看,不能排除其后来居上的可能性。因此在这种转型压力下,即使冲压模具被3D打印取代,仍然需要新型金属材料作为打印材料。
3.3在氮化处理中的应用
化学热处理在机械制造中属于常见工艺,其中以氮化处理最为常用。从操作方面看,所谓的氮化处理,主要是“将氮原子加入到机械设备表面”,旨在提升处理后的机械设备性能。然而,氮化炉内的氮化处理,也会对机械设备的形态产生一定的影响,导致处理后的变形、精度受损等问题。为了化解此类问题,可以选择新型金属材料,提高其耐高温能力、抗压能力,使其适应氮化炉内的氮化处理环境,减少工件受损与形变问题。尤其是现阶段的工件尺寸与质量要求相对较高、零部件的工作环境相对复杂,若采用新型金属材料,也能够使其在氮化处理后,以相对精准的形态、尺寸、精度,应用于实际的使用环境之中。
结束语
总而言之,在现代化的机械制造中,金属材料是必不可少的。由于取决于具体的运用过程中会出现资源浪费的情况,就需要在金属材料加工技术中融入节能新技术,减少对周围环境的污染,保证其金属产品的质量,从而实现了企业的可持续发展。
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