解析機械設計中材料的選擇和應用

魯宏洲

濟鋼集團有限公司

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解析機械設計中材料的選擇和應用

魯宏洲

濟鋼集團有限公司

隨著機械設備需求量的不斷增加以及機械設備使用概率的不斷提升，使得人們對機械設備質(zhì)量和功能的要求也越來越高，因此做好機械設計工作對于機械設備企業(yè)來說具有十分重要的意義.

機械設計；材料選擇；應用

前言

機械行業(yè)和我們的生活是密不可分的，二者之間的關系是相互促進的.機械行業(yè)的發(fā)展推動經(jīng)濟的發(fā)展，使人們的生活更加現(xiàn)代化，而在現(xiàn)代化的生活背景下，科學水平日益進步，從而又推動機械行業(yè)的進步.機械設計是機械生產(chǎn)的第一步，它直接影響到機械的使用性能.機械設計是在人力、物力、制造成本等多種限制條件下，做出最佳設計方案，讓機械能夠處于最佳的運行狀態(tài).隨著機械行業(yè)的逐漸發(fā)展，對機械材料的要求也越來越高.合理的材料選擇和應用不僅可以提高機械運轉(zhuǎn)性能，還能保證材料的合理使用。

1 機械設計材料選擇的重要性

全球經(jīng)濟一體化快速發(fā)展，城市建設不斷加快，對于機械方面的要求就越來越高，在我國的國民經(jīng)濟發(fā)展中，機械行業(yè)所占比重也在相應提高。但是，機械行業(yè)存在的原材料消耗問題、污染環(huán)境問題、不安全問題等阻礙著整個行業(yè)的發(fā)展，對我國發(fā)展持續(xù)性經(jīng)濟產(chǎn)生不利影響，因此，機械設計在材料選擇與應用方面要不斷進步和改革，從科學的角度出發(fā)，提升材料選擇的實用性、經(jīng)濟性和科學性。相關學者提出，機械設計在材料選擇的時候首先應該考慮的是合理性，在進行機械設計的時候，應該充分做好整機械的結(jié)構(gòu)設計、功能設計，讓每一項機械原材料得到最有效的利用。

2 機械設計在材料選擇與應用方面應該重視的問題

2.1 立足科學發(fā)展觀

機械設計在材料的選擇與應用方面首先應該立足科學發(fā)展觀。機械設計一方面要讓機械設備發(fā)揮最大使用功效，另一方面還要節(jié)約材料和能源，讓資源得到合理配置。只有科學地選擇材料和應用材料才能使機械材料與環(huán)境、社會、經(jīng)濟協(xié)和發(fā)展，從而創(chuàng)造一個可持續(xù)發(fā)展的社會。

2.2 注重環(huán)保性與節(jié)能性

機械設計在選擇材料的時候一定要考慮材料是否環(huán)保、是否節(jié)能。雖然我國經(jīng)濟發(fā)展速度很快，但是其中存在的問題卻非常突出，例如資源消耗，能源浪費，環(huán)境污染，不可再生資源枯竭等等，這一系列負面影響對我國經(jīng)濟長久發(fā)展極為不利。因此，機械設計未來發(fā)展方向一定要是節(jié)能環(huán)保的，再也不能以損害人類生存環(huán)境為代價。

2.3 重視實用性與經(jīng)濟性

機械設計材料選擇與應用的另一考慮因素就是實用、經(jīng)濟。要想選擇最實用、最經(jīng)濟的材料一定要對材料的特性、工藝充分了解。首先，考慮選擇材料的實用性，機械設計中要涉及到各種復雜的工藝，例如焊接、鑄造、切割等，而不同的工藝在材料性質(zhì)方面具有不同的要求，如果其中一種材料需要進行多次加工和處理，那么，其他的工藝對此材料也必要達到要求，否則，整個機械設計的質(zhì)量都會受到影響。其次，考慮選擇材料的經(jīng)濟性，主要指的是進行機械設計的時候要注重原材料的成本，以及材料加工的成本。因此，對于機械設計來說，選擇材料的時候一定要選擇經(jīng)濟實用的，從綜合的角度出發(fā)，進行科學合理的選擇。

3 機械設計中材料選擇與應用

3.1 實用性材料

在機械設計中，材料的選擇以實用性為第一考慮要點。主要原因在于：第一，機械材料的主要作用就是滿足工藝生產(chǎn)的需要，例如需要進行材料的切割、鍛造等，因此，在選擇材料的時候要在其使用范圍選擇可操作的，這樣才能達到生產(chǎn)的目的。第二，零件不同所選擇的材料性能也有所不同，尤其是在材料的強度、韌性、耐磨程度方面存在差異，甚至還有些零件對外觀的要求比較嚴格。因此，機械設計材料選擇應用首先考慮的就是材料的實用性問題。

3.2 載荷類型的材料

在機械設計過程中，有時候會出現(xiàn)材料用不了和達不到要求的現(xiàn)象，主要原因在于材料的外在負荷能力太弱。另外，還有的材料在機械正常運轉(zhuǎn)的情況下出現(xiàn)卡殼、抑制的情況，其實這也是由于負荷方面出了問題。

3.3 消耗較低的材料

在很長一段時間中，機械設計的材料選擇在能源和資源消耗方面都較大，對社會、環(huán)境發(fā)展不利。因此，為了實現(xiàn)我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，在選材方面要注重選擇一些耗能較低、污染較少的材料。

首先，盡最大限度避免選擇一些需要進行熱處理的材料。原因在于，材料在進行熱處理過程中會導致材料壽命大大減短，影響其性能發(fā)揮。另外，還對社會環(huán)境造成污染。因此，機械設計選擇材料的時候盡量選擇進行熱軋或者冷軋的工藝處理方式。其次，如果實在難以避免材料的熱處理，這時選擇不需要多次進行處理的材料。在機械設計選材的時候選擇耗能較低的材料是促進機械行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

3.4 危害較少的材料

經(jīng)濟發(fā)展步伐加快，人們生活水平提高，對于機械設計材料的要求也更高。在機械設計中，有一部分材料不僅對人體產(chǎn)生危害，對環(huán)境也會造成很大污染。因此，機械設計的材料選擇首先要進行監(jiān)測，防止將有害材料應用于機械之中，從而對人體和環(huán)境造成危害。

3.5 可循環(huán)利用的材料

機械設計中，應用的材料90%以上都是金屬的。金屬是一種非常有限的資源，所以，如果機械行業(yè)不能有效利用金屬能源，將影響未來的可持續(xù)發(fā)展。人類對于金屬材料的應用非常熱衷，比如，機械材料中鋼的種類就有100多種。因此，在機械設計中要注重材料的循環(huán)利用，避免資源浪費。

4 機械設計材料選擇和應用的建議

4.1 兼顧經(jīng)濟與使用性能的統(tǒng)一

機械設計的過程中，需要對設計的設備進行有效的估算，對其需要承受的載荷進行充分的推算，這些推算的結(jié)論為選擇材料的科學性、合理性提供必要的依據(jù)。因為材料性能遠遠超出使用上限的時候，將大大延長機械的使用壽命，造成材料選擇的浪費，企業(yè)在生產(chǎn)這種材料的時候成本將大大提高，需要考慮其材料的經(jīng)濟性與使用性能的統(tǒng)一，只要滿足機械使用要求的材料性能即可，這樣可以大大降低材料的經(jīng)濟成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

4.2 兼顧集約性與使用性能的統(tǒng)一

現(xiàn)代社會的集約化發(fā)展趨勢不斷明顯，需要企業(yè)也實現(xiàn)粗放型發(fā)展戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)集約化的發(fā)展方式，其中的一個重要表現(xiàn)就是材料選擇需要體現(xiàn)集約化的要求，不選擇那些沒有實際應用性的性能，因為這些用不著的性能只能增加材料的加工、處理的成本，這樣就需要不斷在集約化發(fā)展的道路上考慮材料的使用性能保證。只要可以實現(xiàn)材料使用性能的有效保證，可以大大降低材料的加工、處理的集約化發(fā)展。省去、兼并多余的加工工藝。

5 結(jié)束語

總而言之，機械設計在機械行業(yè)中具有重要作用，材料選擇尤其應該受到重視，機械設計的材料選擇與應用一定要從行業(yè)、社會、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，一方面滿足經(jīng)濟社會生產(chǎn)需要，另一方面要考慮材料的實用性、環(huán)保性、經(jīng)濟性，減少社會污染、能源消耗。只有對材料性能進行綜合評估，才能滿足機械行業(yè)長遠發(fā)展。

［1］趙忠國.機械設計中的材料的選擇和應用［J］.科技風，2011，（17）.［2］施衛(wèi).機械設計中的材料的選擇和應用［J］.黑龍江科技信息，2014，33：3.

［3］賈愛華.關于機械設計中的材料的選擇應用［J］.化工管理，2015，14：120.