機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用探析

摘 要:本文首先分析了在機(jī)械設(shè)計(jì)中重視材料選擇的意義，然后從環(huán)保角度以及技術(shù)要求角度來對(duì)此進(jìn)行了分析和探討，技術(shù)方面主要包括了調(diào)質(zhì)技術(shù)以及表面硬化技術(shù)。

關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì) 材料選擇 應(yīng)用探析

中圖分類號(hào):TH12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)07(b)-0074-01

在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)材料進(jìn)行選擇以及應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)備受關(guān)注的問題，因?yàn)闄C(jī)械行業(yè)目前正處于迅速發(fā)展中，同時(shí)改變經(jīng)濟(jì)增長方式以及我國正在進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的深入改革，所以說注重機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的使用也是其中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。其中最核心的所在就是讓機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的使用與環(huán)節(jié)保護(hù)協(xié)調(diào)進(jìn)行。本文就對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇以及應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

1 在機(jī)械設(shè)計(jì)中注重材料選擇以及應(yīng)用的意義分析

目前隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)于資源的需求正在迅速增加，其中很多應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)的很多材料都已被大量開采，也有一些已經(jīng)變成了稀缺的資源，再加上我國人口眾多很多資源盡管總量豐富但是人均卻排在世界末尾。同時(shí)因?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展出現(xiàn)了爭奪資源的現(xiàn)象，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇以及應(yīng)用空間就被進(jìn)一步的壓縮，在這種情況下我們就應(yīng)該在機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇方面更為注重綠色環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)性。充分的利用目前較為有限的資源來做好機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇與應(yīng)用的工作，就是目前機(jī)械行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是值得去探討的關(guān)鍵點(diǎn)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇與應(yīng)用的技術(shù)手段探析

2.1 調(diào)質(zhì)工藝以及有關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

目前來看最為常用的熱處理技術(shù)就是調(diào)質(zhì)技術(shù)。大多數(shù)的零部件都是可以使用調(diào)質(zhì)技術(shù)來進(jìn)行處理的，其效果就是可以有效的提高所選材料的綜合性能，也就是可以通過調(diào)質(zhì)技術(shù)來進(jìn)行強(qiáng)度的拉伸以及屈服等。通過調(diào)質(zhì)技術(shù)可以提高材料的拉伸強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度，通過提高屈強(qiáng)比以及沖擊力來讓材料更具備強(qiáng)度和塑性。通過強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度的提高，就可以讓零部件在設(shè)計(jì)的時(shí)候使用更小的截面從而減小整個(gè)機(jī)械設(shè)備的重量，還可以減少部件所占的空間以及消耗。所以說在一些情況下注重調(diào)質(zhì)技術(shù)的使用可以有效的減少機(jī)械空間。

在進(jìn)行調(diào)質(zhì)技術(shù)處理時(shí)要注意以下幾個(gè)要求:第一就是應(yīng)該注明調(diào)質(zhì)，如果只是注明進(jìn)行熱處理的話，很多廠家可能會(huì)使用其他的處理技術(shù)，比如說正回火來達(dá)到其要求的硬度，但是正回火技術(shù)會(huì)讓材料的強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度變得很低，在實(shí)際工作中就很可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)早期的斷裂現(xiàn)象。第二就是要注明調(diào)質(zhì)的硬度范圍，這樣既方便了工廠的生產(chǎn)，同時(shí)硬度范圍過于窄的話就無法滿足實(shí)際生產(chǎn)中的需求。第三就是硬度和其要求的強(qiáng)度是要相適應(yīng)的。在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)以及國外標(biāo)準(zhǔn)中都有專門的對(duì)照表來進(jìn)行參考。

2.2 表面硬化技術(shù)以及選材

在設(shè)計(jì)中還經(jīng)常要對(duì)金屬的材料表面進(jìn)行硬化技術(shù)處理，其作用就是可以提高耐磨性以及耐蝕性等，比較常用到的硬化技術(shù)就是滲碳技術(shù)以及氮化技術(shù)等。

滲碳技術(shù)就是在滲碳爐中，把鋼材在表面的碳含量增加到被允許的范圍之內(nèi)進(jìn)行淬火，讓其表面的硬度達(dá)到技術(shù)要求，然后再用低溫回火技術(shù)來消除應(yīng)力以及穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)。滲碳技術(shù)使用的都是滲碳鋼，在設(shè)計(jì)時(shí)就可以根據(jù)具體的要求來，比如零部件的尺寸以及心部的強(qiáng)度等來進(jìn)行材料的選擇以及深度的確定，要注意不應(yīng)該過渡的使用材料否則就會(huì)增加生產(chǎn)的成本。一般來說有效的截面面積小于50毫米的話，就可以選擇20Cr;截面面積在50-150毫米并且重量小于50千克的話，就可以選擇20Crmnti。對(duì)于滲碳層度的深度來說要根據(jù)具體的實(shí)際需求來確定，這樣可以有效節(jié)約成本。增加層深就意味著要延長滲碳的時(shí)間。

2.3 氮化處理技術(shù)

一般來說任何鋼材都可以進(jìn)行氮化技術(shù)的處理，但是最常用的氮化鋼是45型號(hào).氮化技術(shù)是在氮化爐中進(jìn)行的，所以其主要的優(yōu)勢在于變形較小，在氮化之后就可以不再進(jìn)行加工。氮化的硬度要根據(jù)材料的質(zhì)量來確定，其中需要注意的就是在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該盡可能使用整體氮化處理技術(shù)，因?yàn)榈瘜颖旧韥碚f只有好處沒有壞處，所以沒有必要進(jìn)行二次處理來將其消除。在必要的時(shí)候可以使用局部氮化技術(shù)來做局部的保護(hù)，在氮化之后再去掉保護(hù)層。氮化處理技術(shù)的最大優(yōu)勢在就在熱處理中變形較小并且硬化層較小，特別是用于和調(diào)質(zhì)技術(shù)結(jié)合來使用，可以有效的提高技術(shù)的強(qiáng)度以及耐磨性。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇以及應(yīng)用的注意事項(xiàng)分析

3.1 實(shí)用性以及經(jīng)濟(jì)性原則

在機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇以及應(yīng)用上，應(yīng)該注意實(shí)用性以及經(jīng)濟(jì)性原則。在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇上，主要是針對(duì)機(jī)械的零部件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)以及架構(gòu)，其中鑄造技術(shù)以及焊接技術(shù)、鍛造技術(shù)、粘結(jié)固話技術(shù)等都是根據(jù)材料選擇的不同方面以及不同技術(shù)要求來進(jìn)行的。鑄造技術(shù)主要是針對(duì)材料的收縮性以及吸氣性質(zhì)來進(jìn)行的，鍛造技術(shù)主要是針對(duì)材料有冷卻系以及冷鐓性的性質(zhì)，焊接技術(shù)主要是針對(duì)材料有敏感性，粘結(jié)固化技術(shù)主要是針對(duì)材料有粘結(jié)固話性質(zhì)。只有采取的技術(shù)可以滿足材料的這些性質(zhì)才可以讓材料符合技術(shù)性要求。同時(shí)，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇上還應(yīng)該注意經(jīng)濟(jì)性，也就是說針對(duì)材料的選擇在達(dá)到了技術(shù)性的要求之后還應(yīng)該盡量的選擇價(jià)格較低的原材料。不僅本身成本較低，同時(shí)材料的加工成本等也應(yīng)該較低。

3.2 要注重環(huán)保性

在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇方面應(yīng)該注意環(huán)保性，這也是非常重要的一個(gè)方面。目前隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及社會(huì)進(jìn)步，取得經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了很大影響，再加上我國資源本身較為緊張等原因，所以說在機(jī)械設(shè)計(jì)中更應(yīng)該注意材料選擇上的環(huán)境保護(hù)問題。盡可能的選擇能耗較低、成本較低、污染較少以及效率較高的材料。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，鑄件設(shè)計(jì)階段5%的成本卻可以對(duì)生產(chǎn)成本的80%產(chǎn)生影響。

4 貫徹可持續(xù)發(fā)展觀念

在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)材料的選擇等要貫徹可持續(xù)發(fā)展觀念，這樣可以讓材料的選擇與應(yīng)用都達(dá)到最佳效果，同時(shí)可以有效的整合機(jī)械的設(shè)計(jì)以及材料的使用。

結(jié)語:從上文的論述可以看出，機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的使用，主要可以從技術(shù)以及環(huán)保兩個(gè)角度來進(jìn)行探討，對(duì)此應(yīng)該給予更多的關(guān)注，讓我國機(jī)械行業(yè)更加健康的發(fā)展。

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