探究金属材料在生产设备中的应用

刘彦博 李冰 黄海强

【摘 要】近年来，随着科学技术的不断发展与进步，现代化工业制造对金属材料的需求越来越多，金属材料已成为很多领域中的重要工程材料。金属材料种类繁多，如何选择适合生产加工的金属材料，如何利用金属材料的性能优势，是金属材料工程研究的一个重要方向。论文阐述了金属材料在生产设备中的应用及关键点，以及金属材料在生产设备的运用方面具有的重要意义。

【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.

【关键词】金属材料;生产设备;分析;应用

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

【中图分类号】TB472                                          【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）04-0183-02

1 引言

能源、材料和信息，这三者被统称为人类社会进步以及发展的三大支柱产业，其中研究应用最广，时间最长的就是金属材料。随着科学技术的不断发展，金属材料在现代化工业中得到了全面推广与应用，在金属材料的使用过程中，既要熟悉了解金属材料的机械性能及其他功能，也要考虑实际生产加工的可行性等问题。本公司通过研究金属材料的性能优势，利用科学技术将金属材料应用于产品之中，并尽可能地发挥其性能，以达到客户的产品视觉要求。

2 金属材料在工程生产中的应用

2.1 金属材料的性能

金属材料指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料，一般分为黑色金属和有色金属两种。黑色金属包括铁、铬、锰等，其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。随着科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。  一般来说，在金属材料的加工过程中，其结构组织会受到一定的影响而发生改变。因此，研究分析金属材料的特性，对利用金属材料进行加工具有至关重要的作用。

金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。

①机械性能。金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能（也称为力学性能）。②化学性能。金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在金属的化学性能中，特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重要作用。③物理性能。金属的物理性能主要包括密度（比重）、熔点、热膨胀性系数、磁性能等。④工艺性能。金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面：切削加工性能;可锻性;可铸性;可焊性。

2.2 金属材料生产设备中的应用

2.2.1 喷砂机金属壳体的金属材料应用

根据生产产品的雕刻工序和工艺需求，配备喷砂机以提高生产效率，喷砂机金属壳体的选择尤为重要。根据壳体的金属材料硬度要求，壳体应具有一定的刚性及耐磨性，只有具备此性能，才能保障喷砂机在运行过程中，除了能够支撑各种传动装置，还能够对高速喷射的砂料具有耐沖击性。

如果因不了解金属材料的性能，选择不能满足生产工艺特点的壳体材质，可能会出现不同部位的钢板因受到砂料不一致的冲击力，造成钢板厚薄不一，壳体穿孔漏砂，各装置结构间出现位移等问题，最终导致设备异响、磨损严重，增加设备的报废率。因此，选择的金属材料壳体是性能优秀的T10A碳钢。T10A碳钢是一种通用的低淬透性模具钢、高级工具钢，其优点是可塑性强、可加工性能优良，性价比较高，市场上货源供给充足，质量稳定。但是T10A碳钢中含有碳的含量为0.1%，因而合金元素较少，所以回火抗力低，因而其承载能力较低。同时，它也因此具有淬火变形大、淬透性较差的缺点，如进行低碳低温淬火，可使其获得较高的耐磨性和强韧性，可预防和减少变形和开裂等现象。

2.2.2 喷砂机喷枪的金属材料应用

喷砂枪主要分为加压式砂枪和负压式喷砂枪，依生产工序故采用用的是负压式喷砂枪。负压式喷砂枪主要由喷砂枪腔体、枪嘴、进气管和进砂管组成。其原理是高速流动的气体经过腔体，形成负压，从进砂管吸入砂料后在腔体内混合，形成稳定的气砂混合体，再经枪嘴喷出。根据喷砂枪的特殊性要求，喷砂枪的腔体应具备耐磨性，枪嘴应具备耐用性。故生产所需喷砂枪的腔体及进气、进砂接口均采用优质的耐磨碳钢。

由于进气的压力处于0.05～0.7MP之间调节，因此砂料的流动摩擦极易造成喷枪嘴的损坏，最常见的问题是由于砂料的频繁流动摩擦，导致喷砂嘴的口径变大，从而降低了喷砂的效率。为此，经过对诸多金属材料性能的不断分析研究，以及反复大量的实践，从碳化硼、合金钢、碳化钨、铁等金属材料中，优选出碳化硼，作为最耐用的喷砂嘴。

2.2.3 金属喷砂枪的金属材料应用

常用的喷砂枪由喷枪腔体与喷嘴组成，常规的喷砂嘴主要是用铸铁件、陶瓷件或合金件制成，其中以合金制件较为普遍。当采用由喷管与喷嘴组合的喷射方法时（如图1 所示），因压缩空气的进入导致腔体的压力突然变大，气体会产生涡流从而导致喷砂效果的不理想，且对喷砂嘴的冲击损耗较大。为了优化气体及砂体混合后的喷射方式，因而采用由喷枪腔体与喷嘴组合的喷射方法，效果较之前的相比，结构更为合理，可以达到延长喷嘴使用寿命的目的。

经过改良后的喷枪工作原理（如图2），在砂流恒定的条件下，喷枪内的气体压力逐渐增大，喷嘴采用由硬质合金制成的金属材料，喷枪和枪内胶衬无需经常更换，使用寿命也大为延长。

图 2 中 l 与 d1 和d2有关。d1为16～51mm，d2为6～16mm时，l一般控制在 100～200mm，喷嘴长度应控制在10～35mm 为宜。喷管用喷砂耐压胶管，工作压力 P≥1MPa，夹布层数为 ≥3 层。胶衬亦采用喷砂耐压胶，工作压力因与夹布层数和喷管相同，不同之处应根据喷枪内锥孔定制。因喷枪和喷管的配合为插入方式，胶衬外径原则上应稍小一些。外壳与喷管的配合尺寸以套紧为原则，外壳插入喷管部分的0≤d1≤0.05mm。当卸扣夹紧后，才能保证工作时喷枪出砂稳定且喷枪不会从喷管中脱出。

金属材料是材料工業发展的前提和先行者，它的发展在很大程度上决定着新兴产业的发展进程，即使对于传统的制造业，其技术的改进也需要结合金属材料来完成。

3 结语

在生产加工过程中，分析并把握金属材料特殊性质，选择适合企业生产需要的特性材料，充分利用和发挥金属材料效能，促使其性能得到最大发挥，进而提高加工工艺，提升生产效率，对公司科技创新具有非常重要的作用。随着科学技术的不断发展，设备的不断提升，以及工艺手段的不断提高和完善，金属材料在产品生产制造中的应用将会有更多的领域和发展空间，因此，探究金属材料在生产设备中的应用也更具有深远意义。

【参考文献】

【1】陈鑫.金属材料的应用与发展综述[J].山西科技，2015（1）：75-76.

【2】李兰军.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科技视界，2015（15）：286+291.