探究金屬材料在生產設備中的應用

劉彥博 李冰 黃海強

【摘 要】近年來，隨著科學技術的不斷發展與進步，現代化工業制造對金屬材料的需求越來越多，金屬材料已成為很多領域中的重要工程材料。金屬材料種類繁多，如何選擇適合生產加工的金屬材料，如何利用金屬材料的性能優勢，是金屬材料工程研究的一個重要方向。論文闡述了金屬材料在生產設備中的應用及關鍵點，以及金屬材料在生產設備的運用方面具有的重要意義。

【Abstract】In recent years， with the continuous development and progress of science and technology， more and more metal materials are needed in modern industrial manufacturing， and metal materials have become important engineering materials in many fields. There are many kinds of metal materials. How to choose the metal materials suitable for production and how to take advantage of the performance advantages of metal materials is an important direction in the research of metal materials engineering. In this paper， the application and key points of metal materials in production equipment are expounded， which is of great significance to the application of metal material in production equipment.

【關鍵詞】金屬材料;生產設備;分析;應用

【Keywords】 metal material; production equipment; analysis; application

【中圖分類號】TB472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）04-0183-02

1 引言

能源、材料和信息，這三者被統稱為人類社會進步以及發展的三大支柱產業，其中研究應用最廣，時間最長的就是金屬材料。隨著科學技術的不斷發展，金屬材料在現代化工業中得到了全面推廣與應用，在金屬材料的使用過程中，既要熟悉了解金屬材料的機械性能及其他功能，也要考慮實際生產加工的可行性等問題。本公司通過研究金屬材料的性能優勢，利用科學技術將金屬材料應用于產品之中，并盡可能地發揮其性能，以達到客戶的產品視覺要求。

2 金屬材料在工程生產中的應用

2.1 金屬材料的性能

金屬材料指具有光澤、延展性、容易導電、傳熱等性質的材料，一般分為黑色金屬和有色金屬兩種。黑色金屬包括鐵、鉻、錳等，其中鋼鐵是基本的結構材料，稱為“工業的骨骼”。隨著科學技術的進步，各種新型化學材料和新型非金屬材料的廣泛應用，使鋼鐵的代用品不斷增多，對鋼鐵的需求量相對下降。但迄今為止，鋼鐵在工業原材料構成中的主導地位還是難以取代的。? 一般來說，在金屬材料的加工過程中，其結構組織會受到一定的影響而發生改變。因此，研究分析金屬材料的特性，對利用金屬材料進行加工具有至關重要的作用。

金屬材料的性能決定著材料的適用范圍及應用的合理性。金屬材料的性能主要分為四個方面，即：機械性能、化學性能、物理性能、工藝性能。

①機械性能。金屬在一定溫度條件下承受外力（載荷）作用時，抵抗變形和斷裂的能力稱為金屬材料的機械性能（也稱為力學性能）。②化學性能。金屬與其他物質引起化學反應的特性稱為金屬的化學性能。在金屬的化學性能中，特別是抗蝕性對金屬的腐蝕疲勞損傷有著重要作用。③物理性能。金屬的物理性能主要包括密度（比重）、熔點、熱膨脹性系數、磁性能等。④工藝性能。金屬對各種加工工藝方法所表現出來的適應性稱為工藝性能，主要有以下四個方面：切削加工性能;可鍛性;可鑄性;可焊性。

2.2 金屬材料生產設備中的應用

2.2.1 噴砂機金屬殼體的金屬材料應用

根據生產產品的雕刻工序和工藝需求，配備噴砂機以提高生產效率，噴砂機金屬殼體的選擇尤為重要。根據殼體的金屬材料硬度要求，殼體應具有一定的剛性及耐磨性，只有具備此性能，才能保障噴砂機在運行過程中，除了能夠支撐各種傳動裝置，還能夠對高速噴射的砂料具有耐沖擊性。

如果因不了解金屬材料的性能，選擇不能滿足生產工藝特點的殼體材質，可能會出現不同部位的鋼板因受到砂料不一致的沖擊力，造成鋼板厚薄不一，殼體穿孔漏砂，各裝置結構間出現位移等問題，最終導致設備異響、磨損嚴重，增加設備的報廢率。因此，選擇的金屬材料殼體是性能優秀的T10A碳鋼。T10A碳鋼是一種通用的低淬透性模具鋼、高級工具鋼，其優點是可塑性強、可加工性能優良，性價比較高，市場上貨源供給充足，質量穩定。但是T10A碳鋼中含有碳的含量為0.1%，因而合金元素較少，所以回火抗力低，因而其承載能力較低。同時，它也因此具有淬火變形大、淬透性較差的缺點，如進行低碳低溫淬火，可使其獲得較高的耐磨性和強韌性，可預防和減少變形和開裂等現象。

2.2.2 噴砂機噴槍的金屬材料應用

噴砂槍主要分為加壓式砂槍和負壓式噴砂槍，依生產工序故采用用的是負壓式噴砂槍。負壓式噴砂槍主要由噴砂槍腔體、槍嘴、進氣管和進砂管組成。其原理是高速流動的氣體經過腔體，形成負壓，從進砂管吸入砂料后在腔體內混合，形成穩定的氣砂混合體，再經槍嘴噴出。根據噴砂槍的特殊性要求，噴砂槍的腔體應具備耐磨性，槍嘴應具備耐用性。故生產所需噴砂槍的腔體及進氣、進砂接口均采用優質的耐磨碳鋼。

由于進氣的壓力處于0.05～0.7MP之間調節，因此砂料的流動摩擦極易造成噴槍嘴的損壞，最常見的問題是由于砂料的頻繁流動摩擦，導致噴砂嘴的口徑變大，從而降低了噴砂的效率。為此，經過對諸多金屬材料性能的不斷分析研究，以及反復大量的實踐，從碳化硼、合金鋼、碳化鎢、鐵等金屬材料中，優選出碳化硼，作為最耐用的噴砂嘴。

2.2.3 金屬噴砂槍的金屬材料應用

常用的噴砂槍由噴槍腔體與噴嘴組成，常規的噴砂嘴主要是用鑄鐵件、陶瓷件或合金件制成，其中以合金制件較為普遍。當采用由噴管與噴嘴組合的噴射方法時（如圖1 所示），因壓縮空氣的進入導致腔體的壓力突然變大，氣體會產生渦流從而導致噴砂效果的不理想，且對噴砂嘴的沖擊損耗較大。為了優化氣體及砂體混合后的噴射方式，因而采用由噴槍腔體與噴嘴組合的噴射方法，效果較之前的相比，結構更為合理，可以達到延長噴嘴使用壽命的目的。

經過改良后的噴槍工作原理（如圖2），在砂流恒定的條件下，噴槍內的氣體壓力逐漸增大，噴嘴采用由硬質合金制成的金屬材料，噴槍和槍內膠襯無需經常更換，使用壽命也大為延長。

圖 2 中 l 與 d1 和d2有關。d1為16～51mm，d2為6～16mm時，l一般控制在 100～200mm，噴嘴長度應控制在10～35mm 為宜。噴管用噴砂耐壓膠管，工作壓力 P≥1MPa，夾布層數為 ≥3 層。膠襯亦采用噴砂耐壓膠，工作壓力因與夾布層數和噴管相同，不同之處應根據噴槍內錐孔定制。因噴槍和噴管的配合為插入方式，膠襯外徑原則上應稍小一些。外殼與噴管的配合尺寸以套緊為原則，外殼插入噴管部分的0≤d1≤0.05mm。當卸扣夾緊后，才能保證工作時噴槍出砂穩定且噴槍不會從噴管中脫出。

金屬材料是材料工業發展的前提和先行者，它的發展在很大程度上決定著新興產業的發展進程，即使對于傳統的制造業，其技術的改進也需要結合金屬材料來完成。

3 結語

在生產加工過程中，分析并把握金屬材料特殊性質，選擇適合企業生產需要的特性材料，充分利用和發揮金屬材料效能，促使其性能得到最大發揮，進而提高加工工藝，提升生產效率，對公司科技創新具有非常重要的作用。隨著科學技術的不斷發展，設備的不斷提升，以及工藝手段的不斷提高和完善，金屬材料在產品生產制造中的應用將會有更多的領域和發展空間，因此，探究金屬材料在生產設備中的應用也更具有深遠意義。

【參考文獻】

【1】陳鑫.金屬材料的應用與發展綜述[J].山西科技，2015（1）：75-76.

【2】李蘭軍.淺談新型金屬材料成型加工技術[J].科技視界，2015（15）：286+291.