淺談機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

文/陳燕婷，身份證號(hào)：321181199006260824

淺談機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

文/陳燕婷，身份證號(hào)：321181199006260824

隨著城市化構(gòu)建程度的加快，使機(jī)械已成為人們生活中不可缺失的一部分，而該行業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越受到更多人的重視。在機(jī)械行業(yè)中，材料的選擇和使用是屬于其基本內(nèi)容之一，會(huì)對(duì)機(jī)械行業(yè)的整體發(fā)展產(chǎn)生重要影響。因此，文章針對(duì)這方面進(jìn)行了一番細(xì)致探究。

機(jī)械設(shè)計(jì)；材料選擇；應(yīng)用

1 機(jī)械設(shè)計(jì)選材的重要性

機(jī)械行業(yè)在我國(guó)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(duì)機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量、機(jī)械性能、機(jī)械使用壽命的影響非常大。原材料作為機(jī)械的主體，在機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，就需要針對(duì)選材方面做好相應(yīng)的計(jì)劃與方案。而在如今資源損耗量越來(lái)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(jī)械生產(chǎn)又是有著大量資源消耗的特點(diǎn)，原材料供不應(yīng)求的局面直接制約了機(jī)械事業(yè)發(fā)展。如何才能夠保證選材適當(dāng)，首先要對(duì)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)后的使用性能、用途、范圍等進(jìn)行綜合考慮，并結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行機(jī)械原理設(shè)計(jì)，其中新型材料的選用就是考慮內(nèi)容之一。人們對(duì)新型材料的重視越來(lái)越高，其主要原因則是新型材料可具備節(jié)能環(huán)保、資源合理利用、節(jié)約成本投入、經(jīng)濟(jì)性高、應(yīng)用價(jià)值高等特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的對(duì)象。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇和應(yīng)用需要注意的事項(xiàng)

2.1 經(jīng)濟(jì)性與適用性的考慮

經(jīng)濟(jì)性、適用性是每一種機(jī)械產(chǎn)品適用結(jié)果的評(píng)價(jià)，也是原材料利用的價(jià)值體現(xiàn)，更是材料選擇和應(yīng)用是否合理是否能滿足生產(chǎn)目的的總評(píng)依據(jù)。機(jī)械設(shè)計(jì)中，專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員需要全面掌握機(jī)械制造過(guò)程、生產(chǎn)工藝、功能發(fā)揮原理、機(jī)械操作流程、組裝與焊接工藝等多方面考慮，并堅(jiān)守節(jié)能環(huán)保、節(jié)約成本、保質(zhì)保量、經(jīng)濟(jì)適用的原則對(duì)新型材料合理選擇，從而發(fā)揮材料使用價(jià)值的最大化，并保證材料的性能、質(zhì)量等能夠完全符合機(jī)械設(shè)計(jì)需要。同時(shí)還要考慮材料的適用性，嚴(yán)禁盲目使用，要根據(jù)科學(xué)分析與試驗(yàn)，取得相互適應(yīng)與滿足的材料進(jìn)行加工，如:鑄造環(huán)節(jié)，對(duì)材料的沖壓性、可鍛性、冷鐓性以及斷后冷卻性等性能要求非常嚴(yán)格。材料的性能決定了適用范圍，機(jī)械各個(gè)環(huán)節(jié)工藝要求決定了材料的選擇，因此在設(shè)計(jì)中要對(duì)材料以及生產(chǎn)工藝進(jìn)行全面分析與考慮。

2.2 節(jié)能性與環(huán)保性的考慮

節(jié)能與環(huán)保是我國(guó)相關(guān)部門(mén)所針對(duì)節(jié)約資源、環(huán)境保護(hù)要求提出的要求，是促進(jìn)新時(shí)期社會(huì)和諧發(fā)展，人們生活質(zhì)量提升的必須實(shí)現(xiàn)的要求，而對(duì)于機(jī)械生產(chǎn)中，大量的能源消耗，廢棄物量的增加給資源、環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的影響，為了有效控制與完善這些情況持續(xù)發(fā)生，機(jī)械事業(yè)針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用加以高度重視，并結(jié)合相關(guān)研究專(zhuān)家對(duì)材料選擇與應(yīng)用進(jìn)行有效研究，在研究中將材料的節(jié)能性、環(huán)保性分析作為重點(diǎn)。這也是新型材料投入使用時(shí)必須遵循的原則。所謂節(jié)能環(huán)保新型材料實(shí)際上就是指具備低耗能、低污染、低成本、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等特點(diǎn)的材料，在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)這類(lèi)特性的材料加以重視。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

3.1 實(shí)用性機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

實(shí)用性材料是促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)后可被全面投入使用以及是使用價(jià)值高的關(guān)鍵，因此在材料選擇過(guò)程中，對(duì)材料的實(shí)用性應(yīng)加強(qiáng)考慮。機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中，每一個(gè)加工環(huán)節(jié)都會(huì)涉及到材料的使用，而對(duì)材料的選擇則需要根據(jù)工藝要求以及生產(chǎn)需要進(jìn)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(jì)要求完全相符，同時(shí)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)外觀的要求也比較嚴(yán)格，因此，零件加工前就要對(duì)加工材料的強(qiáng)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。

3.2 載荷類(lèi)型機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

材料失效情況在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，而這種情況的發(fā)生也會(huì)對(duì)機(jī)械企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。材料失效會(huì)導(dǎo)致機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中斷，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械生產(chǎn)后的使用過(guò)程中機(jī)械結(jié)構(gòu)無(wú)法正常運(yùn)行，根據(jù)對(duì)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(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇與應(yīng)用要對(duì)材料的荷載能力采用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行測(cè)算，材料荷載能力保證與設(shè)計(jì)要求、使用要求完全吻合的情況下，才可投入使用。

3.3 低消耗機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)用在各行各業(yè)，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)講，可持續(xù)性發(fā)展就必須保證設(shè)計(jì)選材和應(yīng)用的低消耗、無(wú)污染特性。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，對(duì)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(jī)械加工處理工種，熱處理是目前對(duì)機(jī)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(huì)對(duì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(wú)法避免熱處理加工，則選用處理流程簡(jiǎn)便的材料，這樣就可以降低消耗和減小污染。

3.4 無(wú)害機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，很多材料可能回帶來(lái)一定的危險(xiǎn)元素，比如Ni元素。這類(lèi)元素不僅污染環(huán)境，還會(huì)對(duì)人體造成永久性傷害。所以需要在選擇機(jī)械材料時(shí)，注意對(duì)材料的檢測(cè)，避免有害材料混入其中，被應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備里。

3.5 可回收機(jī)械材料的選擇應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)中相當(dāng)一部分零件都是金屬制成，而金屬的產(chǎn)量有限，隨著機(jī)械化建設(shè)的消耗，已經(jīng)越來(lái)越稀薄，這也使機(jī)械化發(fā)展受到限制。鋼材的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中比較常見(jiàn)，而鋼材類(lèi)型眾多，對(duì)于回收工作帶來(lái)一定的困難。不同類(lèi)型金屬元素混合，導(dǎo)致回收工作中浪費(fèi)材料。所以，在保證機(jī)械工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，必須保證選取可回收循環(huán)利用的機(jī)械加工材料。

結(jié)束語(yǔ)

在選擇和應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)材料時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)人員要從多個(gè)方面進(jìn)行分析，要在保證機(jī)械設(shè)計(jì)符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的前提下，更好地順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，在此基礎(chǔ)上體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等特點(diǎn)，更好地促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的多元化發(fā)展。

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