機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用研究

劉銘山

摘 要：現(xiàn)階段我國(guó)的工業(yè)現(xiàn)代化得到了快速發(fā)展，機(jī)械工程設(shè)計(jì)也在這其中有了跨越式的進(jìn)步。但與此同時(shí)，在機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用上出現(xiàn)了過度消耗的問題，很多材料都有不同程度的資源缺乏，甚至出現(xiàn)了供應(yīng)不了機(jī)械設(shè)計(jì)需要的情況。所以必須要積極開發(fā)新資源，還要以可持續(xù)發(fā)展為理念多選擇和應(yīng)用那些環(huán)保型的材料?；诖耍恼率紫确治隽藱C(jī)械設(shè)計(jì)選材的重要意義和需要注意的事項(xiàng)，然后重點(diǎn)分析了各種機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用，希望通過文章的分析，能夠?qū)ο嚓P(guān)工作提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；材料選擇；可持續(xù)性發(fā)展

機(jī)械設(shè)計(jì)中很重要的部分就是材料的選擇和應(yīng)用，它的優(yōu)劣將直接作用于機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和功能，現(xiàn)階段正處于資源缺乏之中，所需要使用到的材料就成為了關(guān)注的重點(diǎn)。可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為我國(guó)的發(fā)展國(guó)策，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用也要遵從此原則，在保證材料質(zhì)量的前提下，那些經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保型的新型材料是最佳選擇?？傊?，在機(jī)械設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下，以可持續(xù)發(fā)展為導(dǎo)向，才可稱得上是機(jī)械設(shè)計(jì)的科學(xué)選材和應(yīng)用。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)選材的重要意義

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展下，我國(guó)用于各項(xiàng)建設(shè)的機(jī)械化規(guī)模日益擴(kuò)大，機(jī)械工程行業(yè)在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所發(fā)揮的作用越來越大。其實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，使我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益獲得了持續(xù)增長(zhǎng)，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了更多的原動(dòng)力。但是機(jī)械行業(yè)的大發(fā)展也造成了機(jī)械材料耗費(fèi)資源的問題，現(xiàn)階段我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)材料存在消耗過度的問題，已經(jīng)很難滿足機(jī)械設(shè)計(jì)加工的生產(chǎn)需要。所以為了能夠得到持續(xù)的發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇上要更為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保才行，這也是時(shí)代發(fā)展的要求。

機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用要更加科學(xué)合理，每一種材料資源都要得到最大化的利用，還要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、功能有一個(gè)綜合的評(píng)估，然后運(yùn)用現(xiàn)有條件，選擇科學(xué)合理的機(jī)械設(shè)計(jì)材料來滿足機(jī)械工程的應(yīng)用要求。

2 材料的選擇和應(yīng)用所需要注意的方面

2.1 注重選材的經(jīng)濟(jì)性與適用性

材料的適用性和經(jīng)濟(jì)性是最應(yīng)該優(yōu)先考慮的。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先對(duì)設(shè)計(jì)中所能夠涉及到的各類工藝進(jìn)行一個(gè)全面的了解和研究，再結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)需求選擇性價(jià)比最高的經(jīng)濟(jì)適用的材料，使材料的使用價(jià)值能夠得到最大化的發(fā)揮，使材料和設(shè)計(jì)的要求相契合，并在設(shè)計(jì)中將其功能完全的發(fā)揮出來。諸如，在機(jī)械鑄造工藝中要保證材料良好的吸氣性、收縮性、偏折性和流動(dòng)性；而在鍛造工藝中則要求材料必須具備較好的沖壓性、可鍛性、冷鐓性和斷后冷卻性。每種材料所具備的特性是不同的，這就為機(jī)械設(shè)計(jì)工藝提供了多種選擇，在不影響工藝要求的情況下，將工藝需要材料的各種特性掌握到位，科學(xué)合理的選擇材料才能保證機(jī)械工程持續(xù)、健康發(fā)展的根本。設(shè)計(jì)材料的適用性得到了最大化滿足的同時(shí)還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)性。做到質(zhì)量合乎標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。能夠循環(huán)使用的機(jī)械材料，應(yīng)盡量的循環(huán)使用，這樣能夠減少資源消耗，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 注重選材的節(jié)能性和環(huán)保性

節(jié)能環(huán)保已經(jīng)是現(xiàn)階段時(shí)代發(fā)展的必然選擇了，不斷發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)，使人們的生活水平得到了大幅度提高，但也帶來了資源的消耗和短缺，資源的頻頻告捷，使人們對(duì)環(huán)境保護(hù)重視起來，也隨著發(fā)展而深入人心。作為環(huán)保問題的關(guān)鍵要素，環(huán)境破壞與資源消耗成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)，要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，控制生產(chǎn)過程中的過度消耗是必不可少的環(huán)節(jié)。所以材料的節(jié)能性和環(huán)保性對(duì)我國(guó)的機(jī)械化發(fā)展很重要。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要秉承著可持續(xù)發(fā)展的理念，在滿足了設(shè)計(jì)要求的情況下，選擇那些低能耗、低污染的材料，做到科學(xué)的設(shè)計(jì)、合理的選材，減少不可再生資源的利用，使資源利用得到高效的發(fā)展。

2.3 選材的可持續(xù)性發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展是貫穿于整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)選材中的，要從設(shè)計(jì)本身出發(fā)，將材料的潛力最大化的發(fā)揮出來，最終應(yīng)用設(shè)計(jì)中。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)中，對(duì)于材料的選擇和應(yīng)用不但要滿足設(shè)計(jì)的要求，還要考慮材料的特性、功能和資源供應(yīng)能否持續(xù)上。具體闡述如下。

3.1 實(shí)用性機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

實(shí)用性是機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇應(yīng)該先考慮到的。設(shè)計(jì)中，材料的應(yīng)用通常需要根據(jù)設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)進(jìn)行合理鑄造、加工、切削、熱處理等。而這些工藝對(duì)材料的特性要求比較高，材料必須滿足工藝的要求，進(jìn)而保證零件加工能夠符合設(shè)計(jì)要求。在加工零件時(shí)，材料的強(qiáng)度和耐磨性能是必須要考慮到的，并且很多時(shí)候外觀上的材料在加工后都有一定的特殊要求，這就要求材料能夠滿足加工的要求。

3.2 載荷類型機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)加工時(shí)，機(jī)械材料會(huì)有失效的情況存在，在機(jī)械零件被應(yīng)用到工作中時(shí)，也有可能會(huì)產(chǎn)生抑制失效問題，之所以會(huì)有這樣的問題出現(xiàn)，主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)所選擇的材料在負(fù)荷能力上存有偏差，要想達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)的有效應(yīng)用，材料的選擇應(yīng)用極為關(guān)鍵。選擇的材料要具備一定的荷載能力，還要依照設(shè)計(jì)的要求，價(jià)比高、荷載能力強(qiáng)的材料才是設(shè)計(jì)的首選。

3.3 低消耗機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

現(xiàn)階段可持續(xù)發(fā)展已然成為一項(xiàng)基本國(guó)策，并被廣泛應(yīng)用到各項(xiàng)事業(yè)的建設(shè)中。從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度來看，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，設(shè)計(jì)時(shí)所選擇和應(yīng)用的材料要具備低消耗、無污染的特性。在材料的處理上也要采用低消耗的環(huán)保方法。熱處理是機(jī)械加工中經(jīng)常會(huì)使用到的工藝，它對(duì)于材料的使用壽命和性能損壞最為嚴(yán)重，它還能是破壞環(huán)境的殺手。盡量減少使用熱處理，在冷、熱軋狀態(tài)下材料性能發(fā)揮較好的材料是機(jī)械設(shè)計(jì)的理想選擇。如若熱處理無法避免，可以選擇那些處理流程簡(jiǎn)單易操作的材料，也能夠起到減少消耗，降低污染的效果。

3.4 無害機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

用于機(jī)械設(shè)計(jì)加工的材料很多都帶有一定的危險(xiǎn)元素，如Ni元素。它們除了會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染外，還是傷害人身體的極大的安全隱患。所以在材料的選擇上要特別注意材料的檢測(cè)，防止有害材料夾雜在里面，使用到機(jī)械設(shè)備中。

3.5 可回收機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

用金屬制成的零件在機(jī)械設(shè)計(jì)中占有不小的比重，但是金屬屬于稀有物質(zhì)，產(chǎn)量不多，在過去的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用中已有很大的消耗，越來越少，這也在一定程度上影響了機(jī)械化的持續(xù)發(fā)展。鋼材在機(jī)械設(shè)計(jì)中也是應(yīng)用極為廣泛的，但是其類型比較多，不好回收。可持續(xù)發(fā)展的原則下，應(yīng)以那些可回收循環(huán)利用的機(jī)械加工材料為最佳的材料選擇對(duì)象。

4 結(jié)束語

通過文章的分析使我們充分的了解到在我國(guó)的科學(xué)大發(fā)展大繁榮的背景下，我國(guó)的工業(yè)機(jī)械化程度在不斷深化，取得了一個(gè)又一個(gè)的成就，但我們也應(yīng)該清楚的看到另有一些問題相伴而生，其中就有機(jī)械材料的過量消耗和浪費(fèi)。這種消耗和浪費(fèi)不利于機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須進(jìn)行有效地抑制，要做到這一點(diǎn)就要科學(xué)合理的選擇和應(yīng)用材料。在經(jīng)過研究和分析設(shè)計(jì)的要求和材料的自身特性后，科學(xué)的選擇和應(yīng)用那些經(jīng)濟(jì)性、無污染、安全環(huán)保的新型機(jī)械加工材料，才能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

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