甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王祎才

前言

如今我們生活在信息化的大時(shí)代，面臨著工業(yè)新革命的同時(shí)，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料也需要?jiǎng)?chuàng)新性改革，相對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料，新型制造材料的地位變得越來(lái)越重要，傳統(tǒng)材料不再是不可替代的必需品。在新型材料層出不窮的新時(shí)代，合理使用各種材料對(duì)于我們?cè)谵r(nóng)業(yè)制造中的效率也是有一定的幫助，如果能夠讓機(jī)械設(shè)備最大化發(fā)揮它們的作用，對(duì)于我們?cè)谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的幫助會(huì)起到事半功倍的效果，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的效率以及質(zhì)量，都是有很重要的幫助的。農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料在一定程度上過(guò)于抽象，如果只是從理論上去理解，很難一步就達(dá)到最終的目的。而將理論與實(shí)踐融合發(fā)展探索的話(huà)，更能夠提高我們選擇材料時(shí)的效率，也能夠節(jié)省成本。因此，本文分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料的選擇和應(yīng)用。也驗(yàn)證了不同材料對(duì)于機(jī)械設(shè)備的效率和質(zhì)量的影響。有助于在未來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中更好地選擇機(jī)械制造材料，從而推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷提高，希望能夠?qū)Ξ?dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一些幫助。

1 現(xiàn)今主要的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料

農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料主要包括鋼管和冷彎型鋼、合金鋼和低合金鋼、硬質(zhì)合金、特種鑄鐵、粉末冶金材料、工程塑料、橡膠等。不同的材料在不同設(shè)備中發(fā)揮的作用是不同的，只有因地制宜地使用農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料才能最大化發(fā)揮機(jī)械制造設(shè)備的作用，從而能夠在生產(chǎn)中起到事半功倍的效果。像鋼管合金等堅(jiān)硬材料需要在一些大型設(shè)備的支撐以及連接環(huán)節(jié)去使用，而對(duì)于工程塑料、橡膠等特殊材料需要在工程制造的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)上使用，比如對(duì)于機(jī)械制造設(shè)備的移動(dòng)處，比如輪胎需要采用橡膠材料可能會(huì)更有助于機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。而對(duì)于工程塑料，需要在特定的環(huán)節(jié)下去使用。工程塑料的堅(jiān)硬程度遠(yuǎn)不如鋼以及合金等材料高，更多的應(yīng)用在一些遮擋處等。所以不同的材料在設(shè)備的制造過(guò)程中應(yīng)用場(chǎng)景是不一樣的，我們需要把理論和實(shí)踐更好地結(jié)合起來(lái)去選擇我們?cè)跈C(jī)械制造過(guò)程中的材料。當(dāng)然，在這個(gè)行業(yè)里面還是有很多新興的技術(shù)，隨著人類(lèi)社會(huì)科學(xué)水平的進(jìn)步和科研力量的提升，這些技術(shù)也必將得到進(jìn)一步完善和優(yōu)化，為人類(lèi)的生活帶來(lái)更加美好的明天。

2 工程塑料在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的應(yīng)用

工程塑料具有良好的耐磨性。它在經(jīng)受各種惡劣的外界條件時(shí)仍能保持較強(qiáng)的韌性和抗疲勞性能，這些優(yōu)異性質(zhì)讓它被廣泛地應(yīng)用到汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機(jī)、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，并且在國(guó)內(nèi)的汽車(chē)配套市場(chǎng)占據(jù)了重要地位，甚至在國(guó)際上都有著舉足輕重的影響力。目前全球范圍內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了幾十家工程塑料公司和企業(yè)，它們憑借其先進(jìn)的工藝，成熟的生產(chǎn)線和豐富的產(chǎn)品儲(chǔ)備迅速發(fā)展壯大。因此，工程塑料作為最早開(kāi)始大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的材料之一，正在逐漸取代傳統(tǒng)塑料成為汽車(chē)、航空、醫(yī)療、建筑、包裝印刷等諸多行業(yè)的首選原材料。而對(duì)于那些想要快速搶占工程塑料市場(chǎng)份額的企業(yè)來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑又是一次千載難逢的機(jī)遇。工程塑膠可以做成不同形狀的零部件。它們本身的物理特點(diǎn)決定了它們只適合做成圓柱體或者扁平體的形狀，所以通過(guò)改變結(jié)構(gòu)就能夠?qū)崿F(xiàn)形狀的調(diào)整，從而滿(mǎn)足各種不同的需求。比如，我們常見(jiàn)到的輪胎，其實(shí)就是利用橡膠制造而成，但是如果使用工程塑膠制品來(lái)替換，就可以很容易地將輪胎拆除，再重新加固成為完好的輪胎。工程塑料具有良好的耐候性和阻燃性。當(dāng)溫度升高時(shí)，工程塑膠表面會(huì)吸附大量水分，這樣會(huì)降低其強(qiáng)度。而在低于零下30攝氏度的環(huán)境下，它們還能繼續(xù)保持較高的強(qiáng)度。因此在寒冷氣候條件下使用的工程塑料制品都能長(zhǎng)久地保持其優(yōu)異的力學(xué)性能。另外，隨著工程塑料的廣泛應(yīng)用，其價(jià)格也越發(fā)昂貴。雖然其生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但仍舊存在許多問(wèn)題亟待解決，例如成型工藝復(fù)雜，設(shè)備投資巨大等，導(dǎo)致目前工程塑料在國(guó)內(nèi)的普及率僅達(dá)10%左右。因此，未來(lái)工程塑料行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將更趨激烈，并且隨著人類(lèi)社會(huì)向信息化、綠色化方向邁進(jìn)，工程塑料作為信息化、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的主流產(chǎn)物必將迎來(lái)更快速、更健康、更安全、更廣闊的發(fā)展空間。

3 木塑復(fù)合材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的應(yīng)用

隨著資源的日益匱乏，人們對(duì)于新型材料的需求與日俱增，農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用商對(duì)新型材料的研發(fā)力度逐漸加強(qiáng)。其中木塑復(fù)合材料作為當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的一種復(fù)合型新材料，它是以木質(zhì)纖維作為主要的成分進(jìn)行加工處理，與樹(shù)脂等人工合成的纖維進(jìn)行結(jié)合而形成的新材料，這類(lèi)材料能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)的天然材料的缺陷，同時(shí)將多種材料的長(zhǎng)處加以結(jié)合，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，使農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的過(guò)程當(dāng)中機(jī)械的物理性能增加，使用性能提升，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大機(jī)械的應(yīng)用范圍。

木塑復(fù)合型材料，在農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用上有著非常強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，它的彈性相較其他合成材料會(huì)更好。由于木塑復(fù)合材料中摻雜塑料等成分，其表面硬度會(huì)比天然木材高至五倍左右，與木材相比較，它對(duì)于一些沖擊和磨損有很強(qiáng)的抵抗能力，不會(huì)輕易滋生細(xì)菌，也很難被腐蝕，使用的年限可以有效提升。同時(shí)，木塑復(fù)合型材料的來(lái)源廣泛，具備很強(qiáng)的環(huán)保性，它能夠把人們生活的垃圾轉(zhuǎn)化為有用的能源，增強(qiáng)垃圾的回收性，可以實(shí)現(xiàn)垃圾分解，減少白色污染，是一種新型的環(huán)保產(chǎn)品，它的應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用在室內(nèi)裝飾、建筑業(yè)以及鐵路建筑等方面。

而且隨著技術(shù)的不斷完善，木塑復(fù)合型材料的性能也在逐漸提升。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械主要應(yīng)用于畜牧業(yè)的生產(chǎn)和作物的栽培過(guò)程中，這些機(jī)械接觸到的環(huán)境往往都是室外潮濕或易污染的地方，機(jī)械接觸的物質(zhì)不一，所以要求材料必須有一定的穩(wěn)定性。在操作的過(guò)程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械可能會(huì)與地面的石塊、土壤、植物根莖甚至牲畜進(jìn)行摩擦或碰撞，容易造成損壞。在引入了木塑復(fù)合型材料之后，能夠有效地利用木塑復(fù)合型材料的彈性進(jìn)行損害地避免，降低使用者在農(nóng)業(yè)工作過(guò)程中的成本投入，同時(shí)由于木塑復(fù)合材料具備力學(xué)強(qiáng)度和聲學(xué)性能。它的能源消耗較低，加工時(shí)間較短，也能夠大量進(jìn)行生產(chǎn)，及時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。

隨著人們對(duì)木塑復(fù)合材料的認(rèn)識(shí)不斷加深，木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝逐步提高，木塑復(fù)合材料在提高結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)強(qiáng)度和聲學(xué)性能，降低材料的重量、能源燃料消耗及生產(chǎn)成本，減少加工時(shí)間，提高乘客的安全性和在極端的溫度變化時(shí)的防碎性能上都有很好的表現(xiàn)，因此被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、建筑、船舶、電子和航空航天等領(lǐng)域，用作結(jié)構(gòu)件的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其在特種環(huán)境下的良好表現(xiàn)也深受各產(chǎn)業(yè)的喜愛(ài)。這對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械比較傳統(tǒng)的材料應(yīng)用是一個(gè)很好的啟發(fā)。將塑料材料與非金屬材料進(jìn)行混合，具備抗腐蝕性強(qiáng)、費(fèi)用低、重量輕等優(yōu)勢(shì)，可以在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的過(guò)程中應(yīng)用于需要進(jìn)行絕熱保溫的部件制造中，在車(chē)輛的裝飾美化方面也可以起到很好的效果。整個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械的制造既有內(nèi)事件和外事件，又有內(nèi)部零件和外部零件的區(qū)分。在使用復(fù)合材料的時(shí)候，考慮到強(qiáng)度的問(wèn)題和腐蝕性能的高低，可以將木塑型材料應(yīng)用在其中，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的零件耐用性。

4 輕量化材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械輕量化的材料也呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)，再進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械的性能提升過(guò)程中采用混合材料的輕量化材料，能夠提高力學(xué)性能，從研發(fā)成本上進(jìn)行優(yōu)化，減少投入資金，同時(shí)賦予的產(chǎn)品材料也可以進(jìn)行回收利用，具有非常廣闊的前景，也具備非常強(qiáng)大的適用性。隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的加嚴(yán)重，全球在機(jī)械生產(chǎn)中都要求能夠降低碳的排放，規(guī)劃整個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的節(jié)能計(jì)劃。所以在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的過(guò)程中，也要考慮到環(huán)保的問(wèn)題，要減少油耗，增強(qiáng)機(jī)械的使用性和耐用性，降低農(nóng)戶(hù)的生產(chǎn)成本。應(yīng)用輕量化的農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)制造，成為了當(dāng)前的生產(chǎn)潮流。在農(nóng)業(yè)機(jī)械的車(chē)輛性能提升中，輕量化具備非常穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，它能夠起到節(jié)能的效果，將農(nóng)業(yè)機(jī)械車(chē)體的結(jié)構(gòu)零部件進(jìn)行薄壁化、中空化和集成化，從而降低研發(fā)的成本，使農(nóng)業(yè)機(jī)械的架構(gòu)和整體的機(jī)械覆蓋重量有效減輕。當(dāng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的重量被減輕之后，就可以在使用的過(guò)程中降低油量的消耗，從而減少?gòu)U氣的排放。目前常用的輕量化材料包括高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金等。

高強(qiáng)度鋼材主要應(yīng)用于車(chē)輛的制造過(guò)程中，其性能要比其他金屬制造材料高達(dá)四倍以上。金屬制造材料的輕量化能夠使車(chē)輛駕駛的安全性提升，在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造過(guò)程中，通過(guò)既定的費(fèi)用達(dá)到最大化的車(chē)輛駕駛安全性。在農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，由于高強(qiáng)度鋼板能夠提升抗撞性，可以減輕車(chē)輛的自身重量，讓車(chē)身的零部件變薄，也使得空間變大。零件的支撐截面縮小，讓整個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械車(chē)輛的抗疲勞性能提升，改善車(chē)輛制造行業(yè)當(dāng)中安全與重量之間的矛盾。雖然農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中對(duì)高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用較為普遍，但是由于高強(qiáng)度鋼的延展性較低，在進(jìn)行硬度的提升過(guò)程中，它的延展性成負(fù)比例增長(zhǎng)。所以要想提升農(nóng)業(yè)制造車(chē)輛的性能，必須要持續(xù)改進(jìn)輕量型材料。

鋁合金作為一種屈服強(qiáng)度與鋼材質(zhì)一樣的輕金屬，它的密度只占鋼材料的一半，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的過(guò)程中，可以降低質(zhì)量的數(shù)值，起到節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境的效果。但鋁合金研發(fā)的成本相較于普通材料較高，在農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用過(guò)程中，還不是非常普及，主要用于集中制造一些用來(lái)保護(hù)駕駛員安全的配件。因?yàn)閼?yīng)用鋁制材料進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械制造時(shí)，可以使車(chē)身的質(zhì)量有效減輕，在覆蓋了農(nóng)機(jī)的前后車(chē)身以及車(chē)身橫梁之后達(dá)到行駛速度相同的情況之下，動(dòng)能的有效降低，當(dāng)發(fā)生不必要的意外時(shí)，能夠最大化地降低人員傷亡，減少傷害。

鎂合金的力學(xué)性能與鋁合金相仿，但它的密度要比鋁合金更小，減震能力也比鋁合金和鋼制材料更強(qiáng)一些，并且在環(huán)保的角度考慮，鋁合金的回收性好，可以實(shí)現(xiàn)材料的再利用，是農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)制造過(guò)程中較為優(yōu)質(zhì)的材料。根據(jù)鎂合金的去服強(qiáng)度高、加工性能好、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械的各零部件設(shè)計(jì)中可以充分地應(yīng)用。例如，在農(nóng)機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行系統(tǒng)化的窗，框架裝置、轉(zhuǎn)向盤(pán)、座椅底座、前支架、車(chē)身、車(chē)門(mén)等儀器的裝配中都可以采用。另外，農(nóng)機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中也可以應(yīng)用。使用鎂合金能夠讓農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展更具有科技性，讓駕駛的安全性、行駛的舒適性都得到保障，是未來(lái)農(nóng)機(jī)發(fā)展的重要方向。

目前，鎂合金材料已經(jīng)被列入到國(guó)家長(zhǎng)期發(fā)展的科技計(jì)劃當(dāng)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域的未來(lái)與鎂合金的研究密切相關(guān)。在使用高性能的鎂合金材料技術(shù)過(guò)程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)制造業(yè)必須要提升對(duì)于鎂合金的認(rèn)知。考慮到鎂合金性能的諸多因素，要選擇適合鎂合金材料應(yīng)用的內(nèi)容，比如鎂合金材料的耐腐蝕性，相較其他制作材料更差一些，所以在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中，需要將其應(yīng)用在車(chē)輛工作環(huán)境較好的部分，保障鎂合金材料處于機(jī)械的內(nèi)部，使機(jī)械的設(shè)計(jì)制造既能滿(mǎn)足輕量化，又能夠滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)需要。

鈦合金各個(gè)方面的性能良好，相比于其他幾種材料有很大的優(yōu)勢(shì)。它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、密度低、屈服強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕性好等，適合用在農(nóng)業(yè)機(jī)械上。通過(guò)減輕農(nóng)機(jī)工作部件的重量以及緩解車(chē)架相關(guān)結(jié)構(gòu)零件的負(fù)載能力，提高內(nèi)部的發(fā)動(dòng)機(jī)性能，能很好地降低農(nóng)機(jī)作業(yè)時(shí)的車(chē)身震動(dòng)，提高工作效率。

鈦材料在環(huán)保方面的性能也是不錯(cuò)的。因?yàn)槠浔旧碛兄滦筒牧系奶攸c(diǎn)，所以鈦合金材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)中受到了廣泛制造商的關(guān)注。它的本身密度并不高，介于鋁制合金和鐵材料的密度值之間。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)中，要充分利用它的性能優(yōu)勢(shì)，用其來(lái)設(shè)計(jì)各種零件。鈦合金材料可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的排氣系統(tǒng)中，特別是農(nóng)業(yè)車(chē)輛的排氣系統(tǒng)。它的零器件會(huì)比其他的材料制成輕便許多，并且具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠保障在農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)工作中強(qiáng)度和車(chē)速不變的前提之下，達(dá)到燃料的節(jié)省和時(shí)長(zhǎng)的增加?，F(xiàn)如今，鈦加工技術(shù)越來(lái)越完備，一些經(jīng)過(guò)改善后的加工設(shè)備、刀具能對(duì)大型結(jié)構(gòu)件、零構(gòu)件實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加工處理，大大提高了加工制造的效率。雖然車(chē)輛輕量化技術(shù)發(fā)展較快，但是鈦合金在國(guó)內(nèi)制造行業(yè)中的使用并不多，最根本問(wèn)題就是鈦合金材料價(jià)格昂貴，各個(gè)零部件加工費(fèi)用高，焊接技工差也是亟待解決的問(wèn)題。在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)中，如果可以降低原材料的研發(fā)費(fèi)用，降低鈦制零部件的銷(xiāo)售價(jià)格，并通過(guò)有效的加工方法改善鈦合金性能，就能促使鈦合金在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，不同的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料遍布我們農(nóng)業(yè)制造的每一個(gè)角落，更好的應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中，對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展過(guò)程有重要的幫助，如果能夠讓機(jī)械設(shè)備最大化地發(fā)揮其作用，對(duì)于我們?cè)谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的幫助會(huì)起到事半功倍的效果，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的效率以及質(zhì)量，都是有很重要的幫助。因此，本文分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料的選擇和應(yīng)用。也驗(yàn)證了不同材料對(duì)于機(jī)械設(shè)備的效率和質(zhì)量的影響。有助于在未來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中更好地選擇機(jī)械制造材料，從而推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷提高。