機械設計中的材料選擇和應用研究

王津梅

[摘 ?要]隨著工業(yè)化的發(fā)展，全球化經濟發(fā)展腳步的加快，城市化建設以及發(fā)展進程也在不斷深入，促使我國關于機械領域在社會中的地位也越來越高，當今很多行業(yè)都越來越依賴機械，機械化生產由于有成本低、效率高等優(yōu)點越來越受到人們的青睞。機械化生產是經濟發(fā)展的必然趨勢。從前，機械設計注重的是材料是否耐磨、是否抗壓、腐蝕性如何等等。但是，隨著經濟發(fā)展要求的變化，機械設計材料的選擇在環(huán)保性、經濟性等方面也有了一定要求。所以分析研究機械設計中材料的應用以及選擇問題也成了人們關注的問題，本文作者結合實際工作經驗進行分析，探討機械化設計中材料的應用與選擇問題。

[關鍵詞]機械設計;材料選擇;意義;應用

中圖分類號：TH122;TH140 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）27-0383-01

引言

機械行業(yè)的發(fā)展推動經濟的發(fā)展，使人們的生活更加現代化，而在現代化的生活背景下，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性能，還能保證材料的合理使用。本文以機械設計中材料的選擇與應用為論述核心，對設計材料類型、設計材料應用的要點等進行深入分析。

一、機械設計中材料的選擇和應用意義

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。其中材料是構成機械設備的最基本元素，材料選擇是否科學、應用是否合理將對機械設計的質量造成巨大影響，因此在機械設計中一定要做好材料的選擇與應用工作，一方面確保所用到的材料具備適用性和實用性，另一方面還要盡量考慮經濟性和環(huán)保性等方面，以使機械設計行業(yè)實現可持續(xù)的發(fā)展。

進行機械設計選材時，要充分重視材料選擇的合理性，要利用好每一份的機械設計原材料，要對機械設計的結構和功能進行綜合性的評價，同時要結合現代材料資源的現狀，合理選擇機械設計材料，從而實現機械工程的應用性發(fā)展，這也使得機械設計時材料選擇和應用過程當中所重視的每個要素成為將來實現機械工程可持續(xù)性發(fā)展的一個關鍵。

二、材料選擇原則

1、實用性

在進行機械設計機械材料選擇的時候，第一步需要考慮的就是材料的實用性，是否滿足機械工作性能的要求，按照機械設備需要承受的工作性能進行相應的材料處理，例如在材料的熱處理，加工切削，實現其內應力，硬度、韌性、表面粗糙度等方面的處理，以達到材料需要達到的基本要求。同一類零件安裝在不同位置的時候，所承受的外向應力是不同的，需要對其進行的處理也是不同的，在選擇相關的材料時需要充分考慮其實用的具體情況。

2、環(huán)保性

實現機械設備的環(huán)保性是實現相關設備具有長期發(fā)展的決定因素，因為現代社會對環(huán)境保護的重視程度不斷提高，國家也加大對工業(yè)企業(yè)環(huán)保工作的管理力度，因為機械材料的熱處理等環(huán)節(jié)可能會對周邊的環(huán)境產生影響，需要在進行機械設計的時候，刪去一些不必要的熱處理，這樣可以降低企業(yè)在進行熱處理過程中產生的環(huán)境影響，降低企業(yè)能耗，這些都是需要在進行機械設計的時候重點關注的，刪掉機械設備在材料上不必要的一些工藝流程，這樣可以達到環(huán)保性的考慮。

3、低毒性

在機械設計中，一些機械材料本身就帶有對人體有害的物質，人們如果長期使用這些材料，會對身體造成一定損害?？赡軙墟?、鉛、六價鉻、砷等元素，這些元素往往都會對人體健康產生不利的影響，即便在加工過程中做好防護措施，使得加工過程對人體不產生有害影響，也會由于其隨著廢棄物排放到外界環(huán)境中，在污染環(huán)境的同時，在生物體內完成積累，從而對人體產生間接影響，因此在實際工作中要謹慎選擇。

4、可回收性

隨著機械化建設的不斷消耗，金屬產量也逐漸減少，這使機械化發(fā)展受到一定的限制。在機械設計中比較常見的是鋼材料，而鋼材的品種比較多，給回收工作帶來了一些麻煩。不同的金屬元素混合，造成回收工作的浪費。因此，在保證機械工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時，還要保證選取一些可回收循環(huán)利用的材料。

三、機械設計中的材料選擇和應用

1、實用性機械材料的選擇應用

在選擇機械設計材料的時候，首先應該考慮的是材料的實用價值和功能特征。在進行機械設計的時候，通常材料都是根據具體的工藝指標需要進行鑄造、加工、切削以及熱處理等。工藝不同，對材料的需要也不同，對材料的選擇十分嚴格，并且一定要適合其設計需要。耐磨性與材料的強度是機械零件加工前必須考慮的問題，與此同時，也要兼顧零件的外觀，需要滿足不同零件的需求特征，選擇正確科學的材料進行加工，以滿足機械工藝的需要。

2、載荷類型機械材料的選擇應用

機械設計在加工的過程中，機械材料可能會出現失效的現象，在機械零件被應用到機械運行狀態(tài)下，可能會出現抑制失效的問題，這些問題都是在設計選擇材料負荷能力上存在的差異造成的。為了可以有效的保證機械設計的正常應用，這就要對機械設計材料的選擇應用進行嚴格的掌控。在選擇材料時，要對材料荷載能力進行估算，結合設計的需求，合理的選擇性價比較高的綜合荷載能力強的優(yōu)質材料。

3、無害機械材料的選擇應用

機械設計過程中，許多材料屬于危險材料，舉例而言Ni元素，危險性元素一方面會對環(huán)境造成一定的污染，另一方面還有可能會對人身體造成傷害。因此，必須要把安全隱患扼殺在機械選材的環(huán)節(jié)，注意加強材料的檢測手段和強度，嚴把檢測關，防止由于各種原因而導致的有害材料混入到機械材料與機械設備中的情況。

4、低耗型材料的選擇和實踐

為了能夠進一步促進機械行業(yè)的健康發(fā)展和持續(xù)進步，在進行機械材料的選擇時，應當盡可能選擇環(huán)保型的材料，既有利于節(jié)約資源，也有利于保護環(huán)境。首先，盡量不要使用熱處理工藝來進行材料的處理，因為熱處理工藝會對材料的使用壽命和使用效果造成一定的影響，更重要的是會影響到周邊環(huán)境質量。因此，在機械材料的處理過程中，我們應當首先考慮熱軋狀態(tài)或冷軋狀態(tài)下可以進行使用的材料。如果材料必須要經過熱處理工藝時，我們可以選擇熱處理程序相對較少的材料。

5、可回收機械材料的選擇應用

機械設計中相當一部分零件都是金屬制成，而金屬的產量有限，隨著機械化建設的消耗，已經越來越稀薄，這也使機械化發(fā)展受到限制。鋼材的應用在機械設計中比較常見，而鋼材類型眾多，對于回收工作帶來一定的困難。不同類型金屬元素混合，導致回收工作中浪費材料。所以，在保證機械工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時，必須保證選取可回收循環(huán)利用的機械加工材料。

結語

我國社會經濟發(fā)展水平的不斷提高，科學技術也在不斷進步，在這種助力之下，我國的機械化行業(yè)也在不斷的取得新的發(fā)展和突破口，但是機械化建設的發(fā)展也造成了大量的機械原料的消耗和不可避免的浪費。這種情況下，為了降低資源的浪費，必須科學合理的選擇和應用機械原料，順應可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針。因此要對機械設計的具體需要有足夠的分析認識，并且要了解材料的特性，從經濟適用性、綠色環(huán)保以及安全可持續(xù)的原則來選擇利用新型的機械設計材料，以此來促進我國機械化的蓬勃發(fā)展。

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