化工機械設計中的材料選擇及應用研究

鄧晶想

鶴壁職業(yè)技術學院

化工機械設計中的材料選擇及應用研究

鄧晶想

鶴壁職業(yè)技術學院

社會經濟正在以迅雷不及掩耳之勢突飛猛進，機械設計的發(fā)展遠不能僅僅停留在原地，尤其是其中對材料的選擇與應用，這對于機械行業(yè)來說至關重要。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，機械設計材料選擇在環(huán)保性、經濟性等方面也有了一定要求。

化工機械；設計；材料；選擇

1 材料的選擇

1.1 載荷型

機械設計過程中，通常在選材上可以將材料的載荷性能歸結為兩個方面:一是當零部件在外載荷力的作用下出現(xiàn)扭轉時，其中應力大多集中在材料表層，這就表明，材料表面的性能直接決定著零部件間的控制效果。所以在機械設計材料選擇上，如果機械材料需要承受載荷力，就可以選擇低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調質的方式對材料進行加工。通過此種材料的選擇和加工方式能夠確保產品的質量。二是對一些能夠承受壓縮或者是拉伸作用的材料，由于外載荷力作用到零件的橫截面，使橫截面的應力比較均衡，所以這就需要在機械材料的設計中，選擇一些性能分布均勻的材料，保障在機械設計的加工、生產等環(huán)節(jié)中能夠對材料進行高效的作業(yè)。

1.2 碳素鋼與合金鋼型

在機械設計過程中，碳素鋼是一種比較常用的材料，因為碳素鋼的價格比較經濟，加工的工藝性穩(wěn)定因而被廣泛運用。但是碳素的韌性和強度比較差，中等以上形狀的材料不能被完全淬透，這在一定程度上影響了對碳素鋼的使用。因此，可以在碳素鋼中加入合金，進而形成一種新的材料，即合金鋼。機械設計中合金鋼的淬透性、韌性、強度得到了很大的提高，并且由于合金的加入也提高了合金鋼的耐磨性。然而只有在零件的橫截面較大、材料外載荷應力較大以及需要對材料進行淬透的情況下才能夠使用合金鋼，而其他情況一般應當選擇碳素鋼。

1.3 可回收和循環(huán)利用型

在機械制造領域內，金屬材料的種類非常多，鋼材就有100多種。導致在機械設計中，很難對材料進行分類，進而加大了回收利用的難度。因此機械設計的材料選擇過程中，可以選擇一些單一的合金系制作零部件，以有效提高對合金的回收和循環(huán)利用效率。

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、經濟。要想選擇最實用、最經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，整個機械設計的質量都會受到影響。其次，考慮選擇材料的經濟性，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濟實用的，從綜合的角度出發(fā)，進行科學合理的選擇。

3 材料的應用

3.1 使經濟性和實用性相結合材料

在實際應用的過程中一定要注意必須結合材料所適用的制作工藝，因為不同的制作工藝對材料的要求是不同的。另外，還要在滿足制作工藝的要求下對成本加以控制。根據(jù)企業(yè)自身的經濟能力，對成本進行控制，為企業(yè)節(jié)省一部分開支。既經濟又實用，這是材料應用發(fā)揮最大效果的情況。所以，怎樣將經濟性和實際性二者進行很好的結合，是機械設計材料選擇應該考慮的問題。

3.2 參照零件的制作工藝

不同的制作工藝，對材料的要求是不同的。比如熱處理工藝，操作時要考慮材料是否容易淬透。零件是組成機械的最小單位。在制作零件時，不僅要考慮零件成本的高低，還要確保零件的工作性能。零件一旦沒有良好的性能，就可能造成其他意外效果的發(fā)生，影響整個設備的工作效果。所以選材時，一定要著重于零件的性能，其次還得控制成本的高低。

3.3 做好防腐保護

化工設備在工作環(huán)境中與空氣和空氣中的水汽會發(fā)生化學反應，這導致化工設備極其容易出現(xiàn)腐化，這在日常生活中是經常發(fā)生的，并對整個設備都會造成很大危害。而且一旦發(fā)生腐蝕，設備的外觀和內部性能都會發(fā)生變化，嚴重時還會影響化工工作的完成度。這就要求在具體使用材料的時候，要選擇防腐性能好的材料。最好是盡量用金屬性質的材料。并根據(jù)設備的具體情況，在設備外層涂抹一層防銹漆，隔絕空氣和水汽，保護材料和設備不發(fā)生腐化。在設計中，盡可能不給水汽淤積在設備上的機會。在保證設備具有好的防腐性能的同時，還要注意設備的運行是否穩(wěn)定，確保運作的連續(xù)性，避免腐蝕情況影響整個工作的開展。在實際工作中，要及時檢查、及時發(fā)現(xiàn)腐化現(xiàn)象，并且及時處理。腐化發(fā)生時，一定要徹底將腐化物清理出去。

4 結束語

綜上所述，工業(yè)發(fā)展離不開化工機械設備，保證其正常運行是工程項目的正常生產和運作的前提與關鍵。而化工機械設備又離不開化工機械的設計，作為機械設計最關鍵的內容之一，材料選擇的質量的好壞將直接關系到整個機械設計工作質量的好壞，因此要倍加注意，以保證機械設備的正常運行。

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[3]李雷.化工設備設計中材料的選擇與應用研究[J].科技展望，2017，04:51.

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