食品机械用材料.doc

Microsoft 材料工程概论结课论文 食品机械用材料 食品111 李枫 2011120993 2012/5/25  食品机械用材料 摘 要：食品机械设备中广泛使用各种材料，除各种金属材料和合金材料外，尚有木材、石材、金刚砂、陶瓷、搪瓷、玻璃、纺织品以及各种各样的有机合成材料。食品生产的工艺条件相当复杂，对材料有着不同的要求，必须掌握材料的各种性能，才能做出正确的选择，才能做了正确的选择，以取得良好的使用效果和经济效益。 关键词：材料性能；金属材料；非金属材料；表面处理 1、绪论 食品机械设备在生产过程中在各种不同的条件下与各种介质接触，为了食品在这些接触中不被污染，为了设备能够长久使用，对于食品机械用材有着很大的讲究。因为这关系到食品安全，关系到人们的身体健康。 2、食品机械用材料对材料性能的要求 2.1机械性能 食品机械设备一半属于轻型机械设备，大多数零部件受力较小。但由于轻型机械设备要求尽量降低整机重量和体积，零部件的尺寸要尽量小，所以对材料的机械性能要求也并不降低除了强度、刚度和硬度以外，还有一些其他的要求。例如，在食品机械设备中处理大批量成件物品的机会较多，因此常遇到高速往复运动的构件，就要从疲劳强度来要求机件的性能。 食品机械设备中的一些零部件上常常要和大量的物料相接触，而接触时，物料的不同会对零部件有不同的损伤。如，锤片与坚硬物料的高速度撞击，会造成强烈的磨损，因此，锤片对材料的耐磨性能要求很高。食品挤压机螺杆和套筒与物料相对运动的速度不高，但工作压力高达200MPa，工作温度也高达200℃因此，此类机械不仅要求较高的抗扭强度，而且还要有很高的耐磨强度和较高的抗蠕变的能力。 有的食品机械设备在高温下工作（如烘烤机械）或是在低温下工作（如冷冻机械，温度可达-40℃左右，以液氮为介质的冷冻机械的工作温度会更低）这就必须考虑机械设备的材料在高温和低温写的性能。 2.2物理性能 食品机械设备性能常和材料的物理性能有关。例如：材料的相对密度、比热容、导热系数、软化温度、线胀系数、热辐射波普、磁性表面摩擦特性、抗粘着性等。在不同的使用场合，要求材料有不同的物理性质，有如热装置要求有较高的导热系数，食品的成型装置则要求有好的抗粘着性，以便脱模。 2.3耐腐蚀性能 食品机械设备接触的食品物料一般带有酸性或弱碱性，有些本身就是酸类或碱类，例如：醋酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、盐酸、纯碱、小苏打等。这些物料对许多金属材料都有腐蚀作用。即使普通食品对许多金属材料也有腐蚀作用，如有些物料本身没有腐蚀性，但是在微生物繁殖时会产生带有腐蚀性的代谢物，如碳酸等。 食品机械设备所用材料选择不当而遭受腐蚀，不仅容易造成机器本身的破坏，更重要的是会造成食品污染。有些金属离子溶进食品中，有损于人体健康和食品风味，或者破坏食品的营养。 设计食品机械设备时，材料的耐腐蚀性对选择结构材料常起着决定作用。机械设备的耐腐蚀程度取决于：（1）材料的化学性质和表面状态以及受力状态；（2）物料介质的种类、浓度和温度等参数。 机械设备材料的机械物理性能和化学性能有时发生矛盾，难以十全十美，可以通过复合材料或表面涂层的方法来加以解决。 2.4制造工艺性 材料制造工艺性能至关重要，否则设计出来的零件有时难以加工，甚至无法加工。例如焊接件的材料要有好的可焊性和切削性能，表面要求硬度高的零件要有好的热处理性能，表面要求涂装的零件要有好的附着性能。 3、食品机械常用材料 食品机械设备中广泛使用各种材料，最常用的就是各种各样的金属材料和合金材料。除此以外，还有木材、石材、金刚砂、陶瓷、搪瓷、玻璃、纺织品以及各种各样的有机合成材料。 3.1金属材料及合金材料 3.1.1钢铁材料 普通碳钢和铸铁耐腐蚀性都不好，容易生锈，不宜直接接触有腐蚀性的介质。但由于钢铁材料在耐磨、耐疲劳、耐冲击力等方面有其独特的优越性，因此在食品机械与设备中大量应用，特别是在制粉、制面、膨化等机械中大量使用钢铁材料。钢铁材料主要用在机座、压轴以及要求耐振动、耐磨损的结构件上。球墨铸铁则用于综合性能要求较高的结构件上。此外钢铁材料可以通过表面处理的方法提高其耐腐蚀性。 3.1.2有色金属 食品机械中主要的有色金属材料是铝合金、铜合金等。 铝合金具有耐腐蚀性和良好的导热性能、低温性能、加工性能以及密度小等优点。但有机酸等腐蚀性物质在一定条件下可以造成对铝及合金的腐蚀。食品机械中铝及铝合金的腐蚀，一方面影响机械的使用寿命，另一方面因腐蚀物进入食品而有害人们的健康。 纯铜又称紫铜，具有热导率高的特点，是良好的导热材料，常被用于制造换热器等。铜具有一定的耐腐蚀性，但铜对于一些食物成分（如维生素C）有直接的破坏作用。另外铜与某