刘 洁

（晋中信息学院智能工程学院，山西 晋中 030800）

农业机械一般都应用在比较潮湿的环境下，并且因为农耕地点位于开阔场地的露天环境，农业机械经常遍布灰尘；另外，农机耕作时往往涉及水田，与水接触的时间较长，水田里难免会有化学肥料和农药成分。基于上述种种原因，农业机械的外表极易被腐蚀。与此同时，农业机械会因为长期与各种物体例如植物、土壤、牲畜等摩擦，而使机械零部件承受较大负荷。因此，农机制造材料的选择非常重要，选择的制造材料应能抵抗各种外界因素的侵蚀，且价格相对低廉。在选好材料的基础上，进一步提升工艺处理水平，以增强农机材料的使用性能[1]。

1 农业机械的制造要求

在制造农业机械的过程中，首先应保证农业机械满足农业技术作业要求，同时具备可调整能力，包括对零部件组合的调整，或者改变农机形态以适应农作物生产需求的能力。

1.1 技术要求

农业机械存在着较为复杂的使用情况，比如使用过程不集中、应用环境较潮湿等，同时受到农业耕作季节的影响，农机制造应符合从设计、装配、调试到后续的保养与修护等各个环节的技术要求。另外，农业机械并不是单独使用的，它往往需要与拖拉机进行挂靠，因此可能导致农机相应部件损坏或出现故障，在农机制造时应考虑到此类问题，并设计简单问题的解决方案，这样可以大大提升农机使用效率。农机制造也应考量农机防护措施，比如自动除障功能以及外露零部件的保护功能等，使农机使用更安全、防护效果更理想[2]。

1.2 成本要求

在农机制造过程中，如何在大幅降低生产成本的同时提高作业效率与作业质量，是需要主动思考的问题之一。农机的生产能力、寿命、价格与使用成本等方面必须符合农民的要求，因此这些要求自然会传导到农业机械制造过程中。可以通过标准化生产满足通用性能，达到相应的制造标准，同时保证需要频繁更换的农机配件供应，满足农机的日常维护需要。

1.3 环保要求

在劳动力和制造材料的消耗以及节能环保方面，也对农业机械制造有一定的要求。在农机制造过程中，常用一些如农机质量、材料消耗量、使用功率等的指标来衡量农机制造水平。在衡量时，可以将其与既有的农机产品或者人工操作过程来进行对比，以此确定农业机械的使用性能是否能够满足农业生产需要，从而优化设计制造过程，保证生产的农机新产品具备可持续利用价值[3]。

2 现代农机的主要制造材料

目前，现代农机的制造材料主要有钢管及冷弯型钢、合金钢及低合金钢、工程塑料、橡胶、特种铸铁、粉末冶金材料、硬质合金等。材料不同，农机设备发挥的实际作用也不尽相同。因此，要科学合理地选择农机制造材料，发挥出农机设备的最大利用价值，进而有效提升农业生产效率。例如，钢管合金材料比较坚硬，此类材料应主要应用于支撑与连接大型农机设备的相应位置；橡胶材料等则应应用在农机运转部位上，如农机设备的可移动位置上，在一些需要遮挡的位置则更多使用工程塑料[4]；由于轻型工程塑料的制造工艺相对复杂，在制造过程中不可能像传统金属冲压件那样具有较快的生产速度，因此建议批量生产的大型农机产品仍采用传统金属冲压件。

3 新型材料在农机制造中的应用

随着我国社会经济的快速发展，自然资源严重匮乏，但人类对材料的需求却与日俱增。因此，用于农机制造的新型材料研发工作需要更进一步，研发技术应不断攀升，一些新型材料正被逐渐应用到农业机械的制造过程中。

3.1 工程塑料

工程塑料的特点在于耐磨性良好，能够相对稳定地保持其使用的韧性与抗疲劳性。目前，全球范围内的工程塑料生产工艺较为成熟，生产线齐备、产品储备丰富。因此，作为最早的、应用于大规模机械制造过程中的材料之一，工程塑料正逐渐取代传统材料，成为农机制造领域的首选材料。

工程塑料的可塑性较强，可以用于制造多种形状的农机零部件。使用常规材料时，一些零部件只能做成扁平的或者圆柱体，但使用工程塑料便可以通过结构变化做成需要的零部件形状，满足不同的农机使用需求。比如，农机轮胎一般用橡胶来制作，如果换成以工程塑料为主的材料，则将极大地方便后续的拆装[5]。

工程塑料具有一定的耐候性，在温度升高时能够吸附大量水分，使拉伸强度降低；当环境温度低于-30 ℃时，能继续保持较高强度，长久地发挥工程塑料的优异性能。目前，工程塑料的价格受应用范围的不断扩大而相对昂贵，虽然工程塑料的生产技术已经成熟，但仍有如成型工艺不足、投资较大等许多问题亟待解决。工程塑料在当前国内市场的普及率仅为10%，因此其在未来的竞争大潮中更显优势。随着现代信息化技术的发展与绿色环保理念的引领，作为农机制造过程的主流材料，工程塑料必将发挥出更大的优势作用[6]。

3.2 木塑复合材料

木塑复合材料是指对木质纤维进行加工处理，同时结合树脂等合成纤维以形成的新材料。木塑复合材料可有效弥补天然材料在机械制造过程中的缺陷，结合不同材料的优势，增强农用机械的物理特性，扩大使用范围，同时有效降低生产成本。木塑复合材料因材料弹性更优于其他复合材料，优势较为明显。塑料成分的添加使木塑复合材料的硬度高于天然木材五倍左右，并且拥有极强的耐磨损能力，同时可以有效防止细菌滋生，抗腐蚀性较强，能够有效提升使用年限。木塑复合材料一般应用于农机车身等与各种腐蚀性物质相接触的部位。

农业机械大量应用于畜牧业生产及农作物栽培等过程中，在使用过程中会触碰到土壤、植物、牲畜等，使机械设备表面被腐蚀或者破坏，此类环境对于农机制造材料的要求较高，农机制造材料必须要有稳定的性质。而木塑材料可以发挥其“弹性免损”功能，减缓冲撞力，保护农机不受严重损坏，降低农机更换频率，进一步降低采购与维修成本[7-8]。随着木塑材料生产加工技术的不断完善，其性能也逐渐在农机的使用过程中显现出来。

3.3 轻量化材料

轻量化材料主要包括高强度钢材料以及铝、镁、钛合金。轻量化材料能够有效提升农用机械的力学性能，使用效果更加显著。选用轻量化材料可以实现研发成本的降低，材料也可二次回收，具有环保价值。轻量化材料的市场前景良好，适用性相对较强。随着全球能源危机与环境污染程度的加重，低碳环保理念在农用机械制造材料的选择上需得到重视，减少能源消耗、增强农机性能与可持续性，是未来材料选择的出发点。轻量化材料是当前主流的生产材料，对农机零部件的生产加工非常适用，可以带来零部件的薄壁化与集成化生产；还可以同时使农机零部件的中空化效果显著，有效减轻农机重量，便于生产操作，直接实现油耗的降低，减少废气排放量[9]。

相比其他材料，高强度钢材的性能更好，强度远超传统钢材。高强度钢材属于轻量化材料的一种，能够进一步提升农机安全性。由于高强度钢材的抗撞击能力较强，用于农机制造可以有效减轻农机重量，使车身零部件薄壁化，增大整机内部空间。同时，基于零部件的支撑横断面积缩小，使整机的抗疲劳能力得以增强，进而缓解了农机自身重量与安全的矛盾。

铝合金的材料性能与钢材相似，但材料密度仅为钢材的二分之一，在农机制造中能够有效降低农机质量，进而起到节能环保的效果。但铝合金的成本相对较高，因此普及程度相对较低，主要应用于农机安全配件的制造加工。比如农机车身与横梁的制造可以采用铝合金材料，能够有效减轻车身重量，降低行驶动能，进而最大化地预防事故发生，降低人员伤亡比例。

镁合金与铝合金在力学性能上极其相似，但镁合金的密度更小，减震性能更强。镁合金材料因回收性较好，可以实现二次利用，节能环保，因此也成为农机制造材料的优质选择。镁合金可重点应用在农机零部件的制造加工中，比如农机窗户、农机框架、方向盘、底座、前支架等，还可以用于传动轴的制造上。镁合金是科技发展的产物，能够给农机驾驶过程带来舒适与安全性，是农机制造业可持续发展的重要部分。我国已将镁合金的材料研发工作列入长期科技发展规划中，因此农机制造业应不断提升对镁合金优势性能的认识。重点利用镁合金的轻量化优势，对农机内部结构进行设计制造，使其满足农机生产需要。

钛合金材料的性能相对较好，与上述几种材料相比，钛合金有着绝对的优势，包括重量更轻、密度更低、屈服强度较高、耐高温、耐腐蚀等，密度介于铝合金与铁之间。钛合金材料的使用可以有效减轻农机零部件的重量，缓解相关农机零部件的负载力，进一步提升农机设备的发动机性能，保证农机操作时不会产生较大振动，进而提高农机工作效率。用钛合金制造的农机零部件更轻，且极其稳定，可以在操作强度和驾驶速度不发生变化的前提下，节约农机使用过程的燃料，并有效延长农机使用年限。

在环保性能方面，钛合金材料也当仁不让。由于钛合金材料具备轻量化材料的突出特点，因此受到了广泛的关注。在农机关键部位（如传动轴等）的制造加工以及排气系统的制造过程中，可以选用钛合金作为制造加工材料。当前，加工钛合金材料的相关技术日渐完善，相应的加工设备也能够精准加工大型农机部件，使生产效率得以大幅提升。但是，由于钛合金材料的价格相对昂贵，国内的使用比例还比较低，同时钛合金材料的焊接技术也有待完善。在钛合金未来的发展过程中，可以通过优化钛合金加工技术的研发和制造流程、提高生产效率、扩大应用范围等方法来降低钛合金材料的采购成本，使钛合金的优势性能充分发挥在农机制造过程中，并逐步应用于其他各个领域[10]。

4 总结

农业机械制造为农业生产提供了有力的保障，农机制造材料的选择与应用则直接影响着农机制造水平。随着现代科技的飞速发展，新型农业机械制造材料正逐渐应用于农机制造的相关领域。在农机制造过程中，合理选择优势较为显著的农机制造材料，可以有效提升农机质量和性能，满足农业生产需要，提高农机使用率和农业生产效率，使农机创造更大的价值，对我国农业发展也将起到极大的助推作用。综上所述，未来的农机制造业应从推进农业生产方面入手，不断发挥优势力量，选择合适的材料，制造更好、更实用的农业机械，促进农业稳定、优质、高效生产。