機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

許大林

（本鋼能源總廠，遼寧 本溪 117000）

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇的重要性

我國(guó)制造業(yè)發(fā)展十分迅速，逐步形成了一整套的產(chǎn)業(yè)鏈條。由于技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)就變得非常重要，這個(gè)階段對(duì)于各種機(jī)械設(shè)備的需求量非常巨大，對(duì)我國(guó)的機(jī)械裝備制造業(yè)提出了非常高的要求。而機(jī)械材料做為機(jī)械制造的基礎(chǔ)，對(duì)于裝備制造業(yè)來(lái)講具有重要的戰(zhàn)略意義。良好的制造材料無(wú)疑會(huì)滿足機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)要求，使其能夠發(fā)揮出較好的性能。有很多機(jī)械設(shè)計(jì)都是按照機(jī)械制造材料進(jìn)行構(gòu)思的，從另一個(gè)方面來(lái)講，高端機(jī)械制造業(yè)受限于材料技術(shù)的發(fā)展，即便如此，良好的材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中也占有著重要的位置，決定著機(jī)械的性能。

2 在機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇中的注意事項(xiàng)

2.1 機(jī)械制造材料成本的控制

在機(jī)械制造材料的選擇過(guò)程中，應(yīng)該注重材料的經(jīng)濟(jì)適用性，在保障材料能夠滿足基本的機(jī)械設(shè)計(jì)要求后，降低材料的成本，對(duì)其在模型鑄造、生產(chǎn)以及裝配等各個(gè)方面進(jìn)行綜合考量，使其材料的最大價(jià)值獲得開(kāi)發(fā)，而且對(duì)還要保證設(shè)計(jì)的剛性需求，使其能夠滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。例如，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，外殼的設(shè)計(jì)要盡可能堅(jiān)硬具有一定的空間結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ζ鋬?nèi)部進(jìn)行良好的保護(hù)。而彈簧做為機(jī)械制造中經(jīng)常用到的部件，在材料的選擇生則要求有足夠的伸縮性。在具體的部位，各個(gè)機(jī)械材料的要求不盡相同，如果不對(duì)每一個(gè)部件的成本進(jìn)行有效控制，那么在機(jī)械設(shè)計(jì)中將會(huì)存在巨大的成本壓力，可能造成設(shè)計(jì)胎死腹中。所以，在保障基礎(chǔ)性能的前提下盡可能地做好機(jī)械材料的成本控制非常有必要。

2.2 材料的環(huán)保要求

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到工業(yè)生產(chǎn)不可避免地會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的危害，過(guò)去粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式已經(jīng)被完全摒棄，我國(guó)也加深了對(duì)環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)，并積極采取了行動(dòng)和措施，使環(huán)保理念深入人心，為了能緩和人與自然的矛盾，在機(jī)械制造材料的選擇過(guò)程中，選擇環(huán)保材料就變得勢(shì)在必行。在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中必須注重環(huán)保理念的融入，將一些高耗能高污染的機(jī)械材料排除掉，使用一些綠色環(huán)保材料進(jìn)行機(jī)械的設(shè)計(jì)。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

3.1 實(shí)用型機(jī)械材料的選擇

實(shí)用型機(jī)械選材，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要把實(shí)用性放在第一位，機(jī)械設(shè)計(jì)不同于藝術(shù)設(shè)計(jì)，不以美感做為判斷其設(shè)計(jì)好壞的標(biāo)準(zhǔn)，而是以完成設(shè)計(jì)任務(wù)為前提。例如，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)要求對(duì)材料進(jìn)行一定程度的加工，如熱切和鍛造等，這些加工工序?qū)Σ牧系男再|(zhì)有著一定的要求，好的材料易于加工，良品率高。在生產(chǎn)產(chǎn)能達(dá)到的前提下，對(duì)于材料的耐磨性以及輕度有著一定的要求。所以說(shuō)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求不同，加工材料也要進(jìn)行合適的選擇，使其能夠滿足機(jī)械設(shè)計(jì)要求。

3.2 在進(jìn)行機(jī)械材料的選擇時(shí)要考慮其運(yùn)行環(huán)境

在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要根據(jù)機(jī)械的要求進(jìn)行性材料強(qiáng)度的選擇，也要根據(jù)機(jī)械運(yùn)行環(huán)境的具體情況使機(jī)械材料能夠適應(yīng)在其運(yùn)行環(huán)境下的長(zhǎng)期使用，如在酸性環(huán)境工作環(huán)境中，金屬材料由于本身存在的化學(xué)性質(zhì)，不能夠在長(zhǎng)期暴露在這樣的環(huán)境下，因此就需要考慮一定的保護(hù)措施，或選擇其他具有抗腐蝕性的材料，并在機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行運(yùn)用。所以說(shuō)，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅要根據(jù)機(jī)械本身進(jìn)行材料的選擇還要考慮機(jī)械的運(yùn)行環(huán)境對(duì)材料的影響，使其能夠具備較長(zhǎng)的使用壽命。

3.3 減少材料的復(fù)雜性，易于回收

機(jī)械設(shè)計(jì)通常情況下會(huì)用到金屬材料，可供選擇的材料非常多，鋼材就可以達(dá)到上百種，這些鋼材為機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了豐富的材料選擇，但是在維修以及回收方面存在著一定的難度，非常不利于材料的循環(huán)再利用。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)之初，除非必要，盡可能地減少不同材料的混搭，保證機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料在滿足其設(shè)計(jì)要求的前提下，盡可能地減少過(guò)多材料的使用。也要保證材料能夠進(jìn)行循環(huán)再利用，通過(guò)建立良好的回收過(guò)程，使資源能夠得到節(jié)約。

3.4 考慮材料的載荷

不同的材料其載荷也是不同的，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，許多材料因?yàn)榇嬖谕庠谪?fù)荷偏差，所以在運(yùn)行的過(guò)程中造成損害而不能使用，造成資源的浪費(fèi)。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)之初，就需要考慮載荷的情況，避免在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，其中的零部件因?yàn)檩d荷較差，從而停止工作，影響整個(gè)機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要根據(jù)機(jī)械的設(shè)計(jì)要求，對(duì)材料的在載荷方面進(jìn)行一定的評(píng)估并進(jìn)行選擇，使材料能夠適應(yīng)機(jī)械的設(shè)計(jì)要求，不至于出現(xiàn)載荷問(wèn)題，影響使用。

4 結(jié) 語(yǔ)

總之，在機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇過(guò)程中，要選擇環(huán)保的材料，并進(jìn)行設(shè)計(jì)材料額成本控制，在進(jìn)行機(jī)械材料的選擇時(shí)要考慮其運(yùn)行環(huán)境，也要考慮其材料的載荷，使材料能夠滿足設(shè)計(jì)要求，為我國(guó)的機(jī)械裝備制造業(yè)創(chuàng)造了良好的發(fā)展條件。