新型金属材料在机械制造中的应用

新型金属材料在机械制造中的应用

刘俊逸

珠海格力精密模具有限公司 珠海市 519707

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。

参考文献

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