機(jī)械制造中金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用分析

田愛(ài)環(huán)

摘 要：最近幾年以來(lái)，盡管機(jī)械制造行業(yè)中機(jī)械零部件、操作系統(tǒng)等獲取了一定的進(jìn)步，但依舊具有較多不足，譬如各大機(jī)械配件依舊選擇傳統(tǒng)鋼材，阻礙了該行業(yè)發(fā)展。就金屬?gòu)?fù)合材料而言，其具備協(xié)調(diào)性好、強(qiáng)度高等特性，具備傳統(tǒng)金屬材料無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用到機(jī)械制造中能獲取更好效果。基于此，此次研究對(duì)機(jī)械制造中金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用進(jìn)行了探索、討論。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造;金屬?gòu)?fù)合材料;應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.036

0 前言

當(dāng)前，金屬?gòu)?fù)合材料具有兩大類型，即功能型、結(jié)構(gòu)型材料。就功能型材料而言，其具備較強(qiáng)的耐磨、耐高溫性，在機(jī)械工程中的零部件制造中有著極為寬泛的運(yùn)用，可延長(zhǎng)機(jī)械零部件使用時(shí)間，確保工件質(zhì)量;結(jié)構(gòu)型材料具備質(zhì)量小、強(qiáng)度大等特性，能夠有效縮減機(jī)械設(shè)備重量，改善機(jī)械制造業(yè)工作效率。

1 機(jī)械制造業(yè)中的金屬?gòu)?fù)合材料

金屬?gòu)?fù)合材料屬于復(fù)合材料之一，是經(jīng)由復(fù)合技術(shù)或者多元化學(xué)、力學(xué)性能不一的金屬材料于界面中冶金，產(chǎn)生金屬?gòu)?fù)合材料，較之一般金屬材料而言，其具備更好的磁性、耐磨損等性質(zhì)。并且，金屬?gòu)?fù)合材料類型眾多，在較多領(lǐng)域均有被應(yīng)用。就應(yīng)用在機(jī)械制造中的金屬?gòu)?fù)合材料而言，如下：

1.1 不銹鋼復(fù)合鋼板

不銹鋼復(fù)合鋼板屬于金屬高效節(jié)能材料，碳鋼是其基體，且其對(duì)不銹鋼、碳鋼材料的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了有效體現(xiàn)。就不銹鋼特性優(yōu)勢(shì)而言，該材料不但具備較好的耐腐蝕、耐磨性，還存在較強(qiáng)的裝飾性;就碳鋼的特性優(yōu)勢(shì)而言，該材料具備較強(qiáng)可焊性、導(dǎo)熱性，且具備一定的拉伸性，易成型。故而，不銹鋼復(fù)合鋼板可視為多功能材料，并且其還能縮減鎳鉻合金用量，節(jié)省成本，在機(jī)械制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)極為顯著。

1.2 金屬粒塑料復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

此類材料主要通過(guò)金屬粒和塑料組成，較之傳統(tǒng)金屬材料而言，其具備更好的應(yīng)用價(jià)值，能夠有效提升傳統(tǒng)金屬材料的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性，縮減線膨脹系數(shù)，且質(zhì)量小、強(qiáng)度大，位于機(jī)械制造中具備極為寬泛的運(yùn)用。

1.3 碳纖維石墨纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

此類材料屬于新型金屬?gòu)?fù)合材料，是經(jīng)由有機(jī)纖維熱處理產(chǎn)生，因碳纖維具備較好含碳量，熱處理期間和人造化學(xué)纖維互不相容，故通常選擇石墨化工藝等予以加工。此類材料具備較好勁度、強(qiáng)度與剛度，重量大，耐磨性、潤(rùn)滑性較好，線膨脹系數(shù)小，兼具多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)于一身，位于高新機(jī)械制造技術(shù)中具備極為寬泛的運(yùn)用。

1.4 彌散強(qiáng)化復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

此類材料位于機(jī)械制造業(yè)中有被大面積運(yùn)用。具體而言，彌散強(qiáng)化即位于均勻材料中摻雜硬質(zhì)顆粒材料的方式，屬于強(qiáng)化的最佳方式之一。金屬基體中具備高度分散且細(xì)小的第二相質(zhì)點(diǎn)，經(jīng)由此對(duì)材料基體強(qiáng)化便能獲取彌散強(qiáng)化復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，此類材料具備較好的耐熱性，能大幅提升機(jī)械設(shè)備的耐熱性和強(qiáng)度，位于機(jī)械制造業(yè)中具備顯著效用。

2 機(jī)械制造中金屬?gòu)?fù)合材料的具體應(yīng)用

就機(jī)械制造中金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用而言，具體可從如下層面體現(xiàn)：

2.1 沖壓模具制造層面

選取沖壓模具材料期間，需依照工作條件的差異選取和其對(duì)應(yīng)的材料，需將沖壓模具的要求為基礎(chǔ)。沖壓模具材料具體囊括沖裁模、冷擠壓模、拉伸膜材料三種，工作條件針對(duì)各大模具材料所提出的要求均不相同。模具制造期間，針對(duì)原材料所提要求極為嚴(yán)苛，模具材料需承受較強(qiáng)沖擊、拉升或者振動(dòng)等，同時(shí)還需具備較強(qiáng)的耐高溫性。當(dāng)前，沖壓模具的時(shí)候多選取鋼材為核心制作材料，因碳素工具鋼加工塑形較為便捷、性價(jià)比好，故選擇碳素工具鋼的機(jī)械制造廠極多，但其承載力不足，故沖壓模具零部件期間不宜使用。而金屬?gòu)?fù)合材料的出現(xiàn)能夠有效解決上述問(wèn)題，特別是金屬粒塑料復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，其質(zhì)量小、強(qiáng)度大，位于沖壓模具制造方面，能大幅提升機(jī)械設(shè)備的耐熱性、強(qiáng)度。當(dāng)前，通過(guò)碳纖維石墨纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料組成的耐燒蝕材料，位于航天器機(jī)械等模具制造方面獲取了大面積運(yùn)用。

2.2 機(jī)械零部件制造層面

金屬?gòu)?fù)合材料在機(jī)械零部件制造方面具備極為寬泛的運(yùn)用，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)可從低膨脹系數(shù)、高疲勞極限這兩點(diǎn)上體現(xiàn)。機(jī)械零部件制造期間，具備極為嚴(yán)格的原材料選擇標(biāo)準(zhǔn)，不但需規(guī)避零部件工作期間突然失效，還需延長(zhǎng)機(jī)械運(yùn)用時(shí)間，縮減機(jī)械磨損。故而，切實(shí)選擇機(jī)械零部件原材料期間，需基于機(jī)械零部件工作環(huán)境、要求適當(dāng)選擇。就以往的金屬材料而言，在機(jī)械零部件制造方面具備熱膨脹系數(shù)高、強(qiáng)度低等缺陷，故能應(yīng)用金屬?gòu)?fù)合材料處理上述問(wèn)題。就錘式破碎機(jī)而言，以往的錘頭所用材質(zhì)為ZGMn13，耐磨性差，使用時(shí)間不長(zhǎng)，且需要多次維修，而應(yīng)用高鉻烙鐵、高錳鋼低合金制造雙金屬?gòu)?fù)合錘頭，借助兩者優(yōu)勢(shì)，可大幅提升錘頭承受沖擊負(fù)荷的能力。雖然價(jià)格較之傳統(tǒng)高錳鋼錘要貴，但耐磨性更優(yōu)，可獲取較好效益。并且，較之以往的金屬材料而言，金屬?gòu)?fù)合材料具有極強(qiáng)的綜合力學(xué)性能，且本身享有導(dǎo)電性、耐磨性好等優(yōu)勢(shì)，且在外壓強(qiáng)不發(fā)生變化時(shí)溫度增加，體積不易變化，不存在過(guò)度膨脹的情況，此類特性均能防范機(jī)械零部件制造結(jié)束后零件失效，并增加機(jī)械設(shè)備的使用時(shí)長(zhǎng)，縮減后續(xù)的檢修和維護(hù)，譬如經(jīng)由碳纖維、玻璃纖維制作的金屬?gòu)?fù)合材料片彈簧，剛度、承載力較之一般彈簧要高出5倍，更具實(shí)用性。

3 結(jié)束語(yǔ)

概括而言，金屬?gòu)?fù)合材料屬于先進(jìn)的金屬材料之一，存在一般金屬材料無(wú)可比擬的性能及優(yōu)勢(shì)，位于機(jī)械制造業(yè)中具備顯著效用，我們需高度關(guān)注對(duì)新材料的研發(fā)，制造出更高效、可靠的新型復(fù)合金屬材料從而改善當(dāng)前具有的缺陷，提高機(jī)械制造水平，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)更上一層樓。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉志穎，郭強(qiáng)，張荻.微納疊層金屬?gòu)?fù)合材料的斷裂性能研究[J].中國(guó)材料進(jìn)展，2018，37（02）：138-146.

[2]羅斌，朱子才，陳花玲等.離子液體型離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料的封裝及變形性能[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，51（08）：122-127.

[3]唐仕光，陳泉志，李少波等.金屬?gòu)?fù)合材料微弧氧化研究進(jìn)展[J].表面技術(shù)，2016，45（11）：23-31.

[4]田廣民，李選明，趙永慶等.層狀金屬?gòu)?fù)合材料加工技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].中國(guó)材料進(jìn)展，2013，32（11）：696-701.