金屬材料在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新應(yīng)用研究

趙軍生

（甘肅武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威 733000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，金屬材料加工市場(chǎng)迅速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)與核心工藝技術(shù)的應(yīng)用成為企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。了解國(guó)內(nèi)外金屬材料加工生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提升產(chǎn)品技術(shù)水平具有重要的意義。金屬材料是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛的材料，金屬材料在加工中不同工序能制作不同的產(chǎn)品，金屬材料表面材質(zhì)美可為設(shè)計(jì)者提供更多的創(chuàng)造條件，設(shè)計(jì)者利用金屬材料的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出更具有現(xiàn)代工業(yè)特色的產(chǎn)品[1]。

1 金屬材料的特性與應(yīng)用

（1）金屬材料的加工特性。金屬具有特有的光澤與色彩，金屬材料一般為晶格結(jié)構(gòu)，可在熔融狀態(tài)下與O，H，S，P等非金屬形成合金，達(dá)到改變金屬性能的目的。金屬材料可制成金屬化合物，易于氧化生銹。鑄造性指金屬在鑄造成型時(shí)具有的特性，金屬材料的鑄造性指其流動(dòng)性，吸氣傾向。影響合金流動(dòng)性因素有鑄型填充條件等。合金化學(xué)成分中有含碳量，純鐵含碳量大則流動(dòng)性差，鑄鐵中，共晶成分鑄鐵流動(dòng)性最佳[2]。鍛壓性指金屬材料承受塑性變形的性能，鍛壓性與材料的成分及加工條件有關(guān)。焊接性指材料在限定施工條件下焊接成滿足設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，焊接性能好的金屬能獲得無(wú)裂紋等缺陷的焊縫，一般導(dǎo)熱性好的金屬材料焊接性能也好。金屬材料切削加工性指金屬切削加工難度，切削加工性能與金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，影響金屬材料加工的因素有硬度，金相組織與加工能力等。降低鋼的強(qiáng)度與硬度的元素S，Al，組織不同，加工性不同，索氏體，加工性下降。

（2）金屬材料的應(yīng)用發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，金屬材料藝術(shù)不斷滿足大眾的審美需求，現(xiàn)代金屬材料藝術(shù)更加注重形式美感，材料及其設(shè)計(jì)技法更加多樣化，開(kāi)放性使金屬材料與現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品結(jié)合達(dá)到更好的設(shè)計(jì)效果[3]。掌握不同金屬材料的性能是發(fā)揮材料藝術(shù)美的重要途徑。如現(xiàn)代漆畫藝術(shù)通常使用金銀銅等金屬材料，其具有延展性及獨(dú)特的色彩，金銀材質(zhì)不易腐蝕，金屬材料能得到其他材質(zhì)不具備的材料美感。對(duì)金屬材料進(jìn)行表面處理前，應(yīng)有前處理工序，金屬制品表面的前處理方法有很多，主要包括機(jī)械處理，電化學(xué)處理等。機(jī)械化處理是通過(guò)切削，噴砂等加工清理制品表面的銹蝕及氧化皮等，化學(xué)處理的作用主要是清理制品表面的油污及氧化皮等。電化學(xué)處理主要用以強(qiáng)化化學(xué)除油與侵蝕的過(guò)程。金屬材料表面裝飾技術(shù)是保護(hù)與美化產(chǎn)品外觀的手段，主要分為著色與肌理工藝。金屬表面著色工藝采用化學(xué)，物理等方法，使金屬表面形成各種色澤的膜層或涂層。主要包括化學(xué)著色，電解著色與陽(yáng)極氧化染色。

2 金屬材料在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

金屬材料是工業(yè)設(shè)計(jì)中最主要的結(jié)構(gòu)材料，是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的重要物質(zhì)條件。金屬材料廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。如卡車重量的76%為金屬材料，金屬材料是最主要及應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料。因金屬及其在合金力學(xué)，化學(xué)及加工工藝等方面具有系列的特殊的優(yōu)異性能，使其不僅保證產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)，且賦予產(chǎn)品一定的美學(xué)價(jià)值，使產(chǎn)品呈現(xiàn)現(xiàn)代風(fēng)格的結(jié)構(gòu)美與質(zhì)地美。材料需保證產(chǎn)品性能的實(shí)現(xiàn)，如鑄鐵材料具有良好的力學(xué)性能與低廉的價(jià)格，廣泛用于制作機(jī)械產(chǎn)品的底盤，外殼，臺(tái)座等復(fù)雜的成型結(jié)構(gòu)零件，可根據(jù)產(chǎn)品使用要求，制造出所需的任意形狀，在鑄鐵材料獲得零件毛坯后，經(jīng)機(jī)械加工等裝飾處理后可得到所需的形狀及尺寸的零件。如利用鑄鐵材料彈性小，減震與耐磨等特點(diǎn)，制成機(jī)械性要求不高的底座，利用鑄鐵材料工藝性能好，易于切削加工等性能，制造內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有流暢外形的外殼，鑄鐵材料加工表面的銀灰色及不加工表面涂覆處理的色彩，相互輝映構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品特有的色彩與肌理效果。很多精密與小型的零件，要求重量輕，可考慮用鋁合金制造，如電動(dòng)工具，儀器及汽車中的工具等，鋁合金通過(guò)一定的壓力進(jìn)行鑄造，可獲得壁厚很薄，形狀復(fù)雜的壓鑄成型鑄件。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，采用曲直剛?cè)峤Y(jié)合，追求簡(jiǎn)潔明快的風(fēng)格。

因此，鋼鋁等金屬合金型材，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日趨擴(kuò)大。很多以往采用鑄造方法成型的零件現(xiàn)常改為焊接結(jié)構(gòu)代替。根據(jù)金屬的機(jī)械，物理等性質(zhì)，工業(yè)設(shè)計(jì)中需認(rèn)真選擇，在眾多產(chǎn)品中充分考慮其經(jīng)濟(jì)等因素，使選擇的金屬滿足設(shè)計(jì)要求，滿足產(chǎn)品的共性及其外觀等要求。

3 金屬材料在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用

（1）金屬材料與現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)合。自18世紀(jì)英國(guó)工業(yè)革命以來(lái)，人類逐漸采用機(jī)械化的生產(chǎn)方式制造產(chǎn)品，以機(jī)械生產(chǎn)呈現(xiàn)的規(guī)模化特征區(qū)別于手工業(yè)產(chǎn)品。工業(yè)設(shè)計(jì)是覆蓋面廣泛的交叉學(xué)科，是工程技術(shù)，市場(chǎng)學(xué)等有機(jī)結(jié)合的邊緣學(xué)科，工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)化過(guò)程中，工業(yè)產(chǎn)品的工程技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，工業(yè)設(shè)計(jì)的本質(zhì)特點(diǎn)決定工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)與藝術(shù)有機(jī)結(jié)合為完整統(tǒng)一的整體。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)體現(xiàn)人文化，個(gè)性化的理念，對(duì)材料的應(yīng)用選擇更為講究，要求體現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化，金屬材料所具有的特殊性質(zhì)被現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)青睞，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展對(duì)金屬材料的需求大量增加。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了新型金屬材料的開(kāi)發(fā)。金屬材料在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用更加體現(xiàn)了工業(yè)產(chǎn)品的現(xiàn)代化特色。

（2）金屬材料現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，大多材料可以通過(guò)表面處理的方式改變產(chǎn)品表面所需的光澤等需要，通過(guò)改變產(chǎn)品表面的色彩，質(zhì)地等方式可以提高產(chǎn)品的審美功能，在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中要根據(jù)產(chǎn)品的性能，材料性質(zhì)等條件正確選擇表面處理工藝，使材料顏色，肌理與加工工藝特性與產(chǎn)品的形態(tài)，工作環(huán)境匹配適宜。研磨是可以達(dá)到將金屬表面加工成平滑效果的工藝，可得到光面的效果。林德伯格公司為其造型簡(jiǎn)潔獨(dú)特的眼鏡框架設(shè)計(jì)了新型的眼鏡盒，不銹鋼材料可以通過(guò)研磨與化學(xué)處理等工藝達(dá)到亞光的效果，研磨工藝的應(yīng)用使得眼鏡盒的設(shè)計(jì)更加樸素，整體設(shè)計(jì)理念在材料及功能間達(dá)到完美的和諧。表面層改質(zhì)處理是通過(guò)化學(xué)法將金屬表面轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傺趸锏倪^(guò)程，可改變金屬表面的顏色及硬度，提高金屬表面的耐腐蝕性及著色性。設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品采用鋁材料應(yīng)用陽(yáng)極氧化工藝處理，具有多孔狀結(jié)構(gòu)，對(duì)各種染料表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸附能力，陽(yáng)極氧化工藝的應(yīng)用，增加了產(chǎn)品的附加值。金屬材料是現(xiàn)代工業(yè)的支柱，金屬材料的工藝性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，能按照設(shè)計(jì)師構(gòu)思實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多種造型，隨著科技的發(fā)展，將出現(xiàn)更多的處理工藝，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)發(fā)展做出重要的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析新型的金屬材料，研究其在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，目前我國(guó)的新型金屬材料不斷發(fā)展，金屬材料與非金屬材料相結(jié)合可回收利用，是目前金屬材料的發(fā)展趨勢(shì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)師要充分認(rèn)識(shí)新材料的特性，創(chuàng)造具有特色與實(shí)用價(jià)值的工業(yè)產(chǎn)品。