機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇和應(yīng)用探究

顧圣金 張健

摘要：為推動(dòng)機(jī)械行業(yè)持續(xù)發(fā)展進(jìn)程，應(yīng)全面貫徹落實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)工作，而加強(qiáng)材料選擇與應(yīng)用，是全面提升機(jī)械設(shè)計(jì)工作效率的關(guān)鍵。文章在闡述機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇與應(yīng)用意義的基礎(chǔ)上，對優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇與應(yīng)用措施做出較詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；材料選擇；材料應(yīng)用；措施探究

材料是機(jī)械設(shè)計(jì)開展的基礎(chǔ)條件，加強(qiáng)材料選擇與應(yīng)用具有很大現(xiàn)實(shí)意義，影響機(jī)械制造效率與質(zhì)量，在很大程度上與工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)未來發(fā)展模式存在相關(guān)性。雖然機(jī)械設(shè)計(jì)中已認(rèn)識(shí)到材料選擇與應(yīng)用對機(jī)械設(shè)計(jì)效果形成的影響，并加強(qiáng)相關(guān)措施的應(yīng)用。但還存在一些不足，基于此本文對相關(guān)措施做出研究與分析。

1材料選擇與應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中的意義

和普通工業(yè)設(shè)計(jì)相比較，機(jī)械設(shè)計(jì)工作體現(xiàn)出明顯特殊性，設(shè)計(jì)造價(jià)成本較高、設(shè)計(jì)流程繁雜，是工業(yè)行業(yè)業(yè)務(wù)運(yùn)行中的重難點(diǎn)項(xiàng)目。新時(shí)期下，機(jī)械設(shè)計(jì)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間形成密切關(guān)聯(lián)性，機(jī)械設(shè)計(jì)效果對工業(yè)生產(chǎn)效率形成直接影響，這淋漓盡致的體現(xiàn)出機(jī)械設(shè)計(jì)工作在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的重要性，材料選擇與應(yīng)用，順其自然的成為機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的重難點(diǎn)內(nèi)容，是機(jī)械行業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是影響機(jī)械行業(yè)發(fā)展前景的重要依托。故而，在機(jī)械設(shè)計(jì)期間，盡量選擇優(yōu)質(zhì)材料，對生產(chǎn)出性能優(yōu)良的機(jī)械產(chǎn)品具有很大促進(jìn)作用。

最近幾年中，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與相關(guān)政策體制的“催促”下，資源的開采量連續(xù)增長，機(jī)械設(shè)計(jì)中材料采購成本也相應(yīng)提升，這就要求機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)不斷增加科技研究水平，針對稀有原材料合理選擇其替代品，這是降低機(jī)械設(shè)計(jì)造價(jià)成本的最直接方法之一，同時(shí)以經(jīng)濟(jì)市場需求為基點(diǎn)，合理規(guī)劃機(jī)械設(shè)計(jì)過程，促進(jìn)材料效能的充分發(fā)揮，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)在社會(huì)各個(gè)行業(yè)中的持續(xù)發(fā)展進(jìn)程[1]。

2機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇與應(yīng)用的有效措施

機(jī)械化程度水平與現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)度與效果間存在密切相關(guān)性，這就要求從機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)起，一定要加強(qiáng)對設(shè)計(jì)原材料的選擇與應(yīng)用，全面提升現(xiàn)有機(jī)械制造資源的有效利用率，為機(jī)械制造行業(yè)健穩(wěn)發(fā)展提供基礎(chǔ)性支撐。

2.1有針對性選擇材料

在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，常用的、常見的材料可分為金屬材料和非金屬材料兩大類型。在現(xiàn)實(shí)選擇工作中，也可以結(jié)合材料不同的使用性能，將其細(xì)化為使用型、載荷性、綠色材料等應(yīng)結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)類型選擇相對應(yīng)的材料。本文對常見材料的選擇方法做出如下分析與研究：

2.1.1金屬材料：首先，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，金屬材料有黑色金屬、有色金屬和其他合金三種類型。在具體選擇工作中，采購人員應(yīng)對材料屬性有全面認(rèn)識(shí)與深刻了解，例如碳素鋼在工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中僅能作為常用的基本材料，材料內(nèi)含碳率高，鋼強(qiáng)度、硬度同步升高，而可塑性、韌性與可焊接性整體偏低，盡管其在機(jī)械設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出成本低、加工工藝簡單等特征看，但其應(yīng)用范疇相對狹窄，無法用于中等形狀構(gòu)件制造領(lǐng)域中。其次，明確金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中所體現(xiàn)出的效能，合理設(shè)定其適用范疇。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，黑色金屬的類型以鑄鐵、鑄鋼與碳鋼為主，以上材料在減震性、強(qiáng)度、耐磨損性等方面占據(jù)優(yōu)勢，故而可結(jié)合優(yōu)勢特征對以上材料進(jìn)行選擇，并將其合理應(yīng)用于機(jī)架、齒輪等構(gòu)件設(shè)計(jì)過程中[2]。最后，針對有色金屬的選擇，因?yàn)槠湓诨瘜W(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕和電磁性等方面在金屬材料中占據(jù)優(yōu)勢地位，故而多選擇其參與汽車等行走機(jī)械構(gòu)件設(shè)計(jì)進(jìn)程中。

2.1.2非金屬材料：橡膠、塑料與陶瓷是機(jī)械設(shè)計(jì)中常見的非金屬類型，其彈性、硬度和與熱性優(yōu)良，通常被應(yīng)用于密封性構(gòu)件、減震零件與絕緣體設(shè)計(jì)領(lǐng)域中。

2.1.3使用型材料：機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇，使用性能是影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果的關(guān)鍵性指標(biāo)之一。在實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合不同零部件需求，有針對性的選用與之相適應(yīng)的材料。

2.1.4載荷性材料：若不能合理應(yīng)用機(jī)械材料，則可能會(huì)誘發(fā)多種問題，究其原因，是載荷性能不夠?qū)е碌?。為有效解除以上問題，就要求在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，對材料載荷嚴(yán)格審核，借此方式去全面提升材料選擇與應(yīng)用效果。

2.2重點(diǎn)把控機(jī)械材料的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性

這是提升機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)制造效果，協(xié)助機(jī)械制造企業(yè)獲得更大經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的有效辦法之一。參與機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)的相關(guān)人員，在實(shí)踐中應(yīng)加強(qiáng)對設(shè)計(jì)過程所涉及的生產(chǎn)加工、焊接、裝配及鑄造工藝等特征進(jìn)行整體分析。并在迎合機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，積極開展市場調(diào)研工作，優(yōu)先選擇在性價(jià)比方面占據(jù)優(yōu)勢的原材料，以保證材料應(yīng)用價(jià)值的最大化，同時(shí)也能從根本上完善機(jī)械設(shè)計(jì)過程。例如，在機(jī)械鑄造過程中，應(yīng)加強(qiáng)對材料流動(dòng)性、收縮性、吸氣性及偏析性等指標(biāo)的分析；而在焊接過程中，應(yīng)嚴(yán)格評估材料實(shí)用性與敏捷性；在加工鑄造期間，應(yīng)對材料冷縮性、抗沖擊強(qiáng)度與可塑性等屬性進(jìn)行分析，并結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)工作需求有目的性的對其進(jìn)行改善、增強(qiáng)[3]。

2.3加強(qiáng)機(jī)械材料節(jié)能環(huán)保性能的分析

在資源供應(yīng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間不對等的時(shí)代背景中，可持續(xù)發(fā)展理念以政策的形式被提出，并在社會(huì)各個(gè)行業(yè)發(fā)展中內(nèi)涵有深化趨勢，機(jī)械制造領(lǐng)域中材料選擇情況，演變成社會(huì)群體關(guān)注的焦點(diǎn)。在選擇材料過程中，應(yīng)秉持降低能源損耗量與生態(tài)環(huán)境污染負(fù)擔(dān)的原則，在選擇材料時(shí)，應(yīng)全面分析產(chǎn)品功用性、預(yù)計(jì)使用壽命、產(chǎn)品內(nèi)在結(jié)構(gòu)特征、安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)、運(yùn)行環(huán)境等因素，環(huán)保性應(yīng)在生產(chǎn)制造、使用和回收三個(gè)階段中有所體現(xiàn)，在保證機(jī)械產(chǎn)品制造質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡量減縮材料使用量，減少或規(guī)避選用加涂與鍍金屬原材料，在經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)，最好選用可自然降解和回收的再生行材料，一方面能提升能源的有效利用率，另一方面也為生態(tài)環(huán)境“降壓”。

結(jié)束語：

機(jī)械運(yùn)行對我國現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展具有明顯的促進(jìn)與支撐作用，也是我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平提升的直接動(dòng)力。本文對機(jī)械設(shè)計(jì)中常見材料的選擇與應(yīng)用措施做出研究，希望與相關(guān)人員分享經(jīng)驗(yàn)，共同提升機(jī)械設(shè)計(jì)水平。當(dāng)然，在具體實(shí)踐中，機(jī)械設(shè)計(jì)工作人員一定要立足實(shí)際，選擇成本低廉、性能優(yōu)良的材料，樹立創(chuàng)新意識(shí)，以為機(jī)械行業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張健.化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用研究[J].天津化工，2019，33（01）：51-52.

[2]耿在丹.金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中的選擇與應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2018，17（15）：165-166.

[3]文宏.礦山機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中復(fù)合材料的選擇與應(yīng)用[J].世界有色金屬，2018，09（09）：254+256.