化工機械設(shè)計中材料的選擇探討

張兆峰

青島華拓科技有限公司

化工機械設(shè)計中材料的選擇探討

張兆峰

青島華拓科技有限公司

隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)進入到一個全面發(fā)展時期。材料的選擇和使用是屬于其基本內(nèi)容之一，會對機械行業(yè)的整體發(fā)展產(chǎn)生重要影響。石油化工設(shè)備的設(shè)計中，其材料的選擇會對設(shè)備質(zhì)量造成極大的影響。因此，在化工機械設(shè)計過程中，選擇優(yōu)質(zhì)且合適的材料至關(guān)重要?；诖?，文章就化工機械設(shè)計中材料的選擇進行簡要的分析，希望可以提供一個有效的借鑒，從而更好的促進化工機械設(shè)計水平的提升。

化工機械設(shè)計；材料選擇；措施

1.機械設(shè)計選材的重要性

機械行業(yè)在我國發(fā)展速度逐漸提升，大規(guī)模的生產(chǎn)使得原材料的消耗量也在不斷加大，原材料的選用對機械生產(chǎn)質(zhì)量、機械性能、機械使用壽命的影響非常大。原材料作為機械的主體，在機械設(shè)計環(huán)節(jié)中，就需要針對選材方面做好相應(yīng)的計劃與方案。而在如今資源損耗量越來越大的環(huán)境中，可使用資源已經(jīng)呈逐漸減少的狀態(tài)發(fā)展，機械生產(chǎn)又是有著大量資源消耗的特點，原材料供不應(yīng)求的局面直接制約了機械事業(yè)發(fā)展。如何才能夠保證選材適當(dāng)，首先要對機械產(chǎn)品生產(chǎn)后的使用性能、用途、范圍等進行綜合考慮，并結(jié)合實際需要進行機械原理設(shè)計，其中新型材料的選用就是考慮內(nèi)容之一。

2.機械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用

2.1 實用性機械材料的選擇

應(yīng)用實用性材料是促進機械生產(chǎn)后可被全面投入使用以及是使用價值高的關(guān)鍵，因此在材料選擇過程中，對材料的實用性應(yīng)加強考慮。機械生產(chǎn)過程中，每一個加工環(huán)節(jié)都會涉及到材料的使用，而對材料的選擇則需要根據(jù)工藝要求以及生產(chǎn)需要進行材料特征、材料性質(zhì)等方面的考慮，要保證材料特性能夠與鑄造、焊接等工藝要求相符，確保每一種零件加工都能與設(shè)計要求完全相符，同時機械產(chǎn)品生產(chǎn)對外觀的要求也比較嚴(yán)格，因此，零件加工前就要對加工材料的強度、硬度、耐磨等性能綜合考慮，并結(jié)合外觀加工需要，選擇合適的材料。

2.2 載荷類型機械材料的選擇應(yīng)用

材料失效情況在機械設(shè)計加工中是比較常見的現(xiàn)象，而這種情況的發(fā)生也會對機械企業(yè)造成一定的經(jīng)濟損失。材料失效會導(dǎo)致機械生產(chǎn)過程中斷，也會導(dǎo)致機械生產(chǎn)后的使用過程中機械結(jié)構(gòu)無法正常運行，根據(jù)對材料失效的原因研究發(fā)現(xiàn)，絕大部分失效的材料其負(fù)荷能力都非常低，不符合材料應(yīng)用要求，因此在機械設(shè)計中材料的選擇與應(yīng)用要對材料的荷載能力采用相關(guān)的實驗手段進行測算，材料荷載能力保證與設(shè)計要求、使用要求完全吻合的情況下，才可投入使用。

2.3 低消耗機械材料的選擇應(yīng)用

我國可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)用在各行各業(yè)，對于機械設(shè)計來講，可持續(xù)性發(fā)展就必須保證設(shè)計選材和應(yīng)用的低消耗、無污染特性。在機械設(shè)計中，對材料的加工處理也需要注意低消耗和環(huán)保方式和方法。在機械加工處理工種，熱處理是目前對機械材料使用壽命和性能損壞影響最大的加工工藝，而且這種加工工藝還會對環(huán)境造成重大污染。所以盡量規(guī)避熱處理加工工藝，在機械設(shè)計中可選擇冷、熱軋狀態(tài)下材料性能發(fā)揮較好的材料。如果無法避免熱處理加工，則選用處理流程簡便的材料，這樣就可以降低消耗和減小污染。

2.4 合金鋼與碳素鋼

目前，在機械設(shè)計中，碳素鋼是屬于常用的材料之一。該材料在加工方面，其工藝高，最主要的是價格親民，但在運用角度上，對機械設(shè)計還是有局限性的。其強度弱、韌性不理想，使得無法在中等形狀或大于中等形狀相關(guān)零件中投入使用。而相關(guān)研究人員為了更好地對該缺點進行彌補、處理，則就在其中加入了一些合金元素，成為“合金鋼”，這在某種程度上對材料的強度和韌性進行提升，產(chǎn)生了滲透性的效果，還在材料的耐磨性方面有了一定加強。通常狀況下，為了對零件淬火、后有破裂紋的現(xiàn)象進行預(yù)防，需對合金鋼給予適宜選取。因為這可以降低資源浪費度，還可以讓零部件在某種狀況下具有一定保障。

3.在化工機械的設(shè)計過程中材料選擇的注意事項

3.1 經(jīng)濟性與實用性相結(jié)合，合理應(yīng)用機械材料

針對化工機械設(shè)計材料的運用，首先要遵循經(jīng)濟性與實用性相結(jié)合的原則，為化工機械的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。材料運用的經(jīng)濟性與實用性的統(tǒng)一，需要充分考慮到兩個方面的內(nèi)容。

一是應(yīng)用于機械設(shè)計中的材料要按照零部件的加工工藝標(biāo)準(zhǔn)，機械加工過程中所要使用的工藝技術(shù)也有多個種類，如切削工藝、鑄造工藝、焊接工藝等，不同的工藝技術(shù)對材料的運用要求也是不同的，比如說切削工藝要求材料的應(yīng)用符合切削工藝可操作性特征，因此，在材料的應(yīng)用過程中要在工藝技術(shù)不同要求的基礎(chǔ)上合理使用。

二是需要強調(diào)材料應(yīng)用中的經(jīng)濟性，在化工機械設(shè)計過程中，在保障各項材料符合工藝要求的前提之下，科學(xué)合理地對材料加工成本進行有效的控制，從而為后續(xù)工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。

3.2 環(huán)保性與節(jié)能性相結(jié)合，減少機械材料的損耗

針對化工機械設(shè)計材料的運用，需要在使用的過程中遵循環(huán)保性與節(jié)能性相結(jié)合的原則，從而有效提高資源利用率。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，不斷增長的經(jīng)濟與不斷消耗的資源成為主要的一組矛盾，如果一味地追求經(jīng)濟效益，勢必會給社會的發(fā)展帶來不利的結(jié)果，因此，對于化工機械設(shè)計材料的選擇，不僅要考慮到對環(huán)境的保護，也要考慮到成本的輸出。在化工機械的設(shè)計過程中，做到環(huán)保性與節(jié)能性的統(tǒng)一，有利于促進我國生態(tài)環(huán)境社會的發(fā)展和建設(shè)，也是可持續(xù)發(fā)展對化工機械設(shè)計工作所提出的新要求。比如說，在機械設(shè)計鑄件的環(huán)節(jié)中，就需要充分考慮這一環(huán)節(jié)所使用到的材料在環(huán)保方面的問題，在環(huán)保觀念下盡可能地合理使用材料，在最大程度上節(jié)約原材料和成本，減少不必要的能源消耗，從而做好化工機械設(shè)計工作。

綜上，化工生產(chǎn)中其設(shè)備是保證整個生產(chǎn)的基本要素。而設(shè)備的質(zhì)量對生產(chǎn)安全、生產(chǎn)效益等多個方面都具有一定的影響。因此，在機械設(shè)計中，對材料的選擇與應(yīng)用都需要認(rèn)真考慮，以實用性強、載荷性強、低消耗、無害、可回收的機械材料為主選材料，更好的實現(xiàn)材料節(jié)約利用、有價值應(yīng)用。

[1]王蔚.化工機械設(shè)計中材料分析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2016，22：159-160.

[2]黃康貴.關(guān)于機械設(shè)計中的材料選擇和應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2016，11：66.

[3]馬德良.試述機械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用[J].建材與裝飾，2016，31：101-102.