金屬材料在機械設(shè)計中的選擇與應(yīng)用分析

孫寶利

摘 要：在我國社會不斷發(fā)展的過程中，機械行業(yè)為我國的經(jīng)濟進步以及城市建設(shè)等方面提供的幫助是非常巨大的，隨著人們生活水平的不斷提高，社會對于機械設(shè)計的要求也在不斷的提升。在機械設(shè)計的過程中，材料的選擇將會對機械產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生非常巨大的影響，本文從金屬材料的發(fā)展入手，對機械設(shè)計過程中，對金屬材料選擇與應(yīng)用需要遵循的基本原則進行了詳細的介紹，并對機械設(shè)計中金屬材料應(yīng)用的經(jīng)濟性以及環(huán)保性進行了簡述。

關(guān)鍵詞：金屬材料;機械設(shè)計;選擇與應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的機械制造業(yè)發(fā)展的速度也在不斷的提升，在這個過程中，我國的各行各業(yè)對于機械設(shè)計的要求也在不斷提高。因此，在機械設(shè)計的過程中，如何更好的對機械設(shè)計中的材料進行選擇，對于我國機械行業(yè)的快速發(fā)展，乃至我國的國家發(fā)展都具有非常重要的意義。

1 金屬材料發(fā)展的簡述

在我國機械行業(yè)的發(fā)展過程中，金屬材料是最重要的原材料之一。通常情況下，無論是由金屬元素構(gòu)成，還是主要元素為金屬元素的特殊材料都被統(tǒng)稱為金屬材料，例如目前在機械行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的各類純金屬、合金以及金屬間化合物等等都屬于金屬材料的范疇。而是包含了許多人們借由科技開發(fā)得到的高性能材料，例如有序金屬間化合物、定向凝固柱晶和單晶合金等材料，都在機械設(shè)計中得到了非常廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。

2 機械設(shè)計中選擇金屬材料的基本原則

2.1 重視經(jīng)濟環(huán)保性能

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境問題受到了越來越多行業(yè)的關(guān)注，現(xiàn)如今，經(jīng)濟環(huán)保已經(jīng)成為了所有行業(yè)發(fā)展的共同方向。在這樣的情況下，機械設(shè)計選擇金屬材料的過程中，既要保證材料的環(huán)保性能，同時也要兼顧材料的經(jīng)濟性。在選擇材料的時候，根據(jù)材料的用途不同，充分的考慮從材料需要滿足的各項要求，再結(jié)合材料的供應(yīng)情況、加工難易程度以及轉(zhuǎn)化率等多個方面，綜合對材料的經(jīng)濟環(huán)保性能進行考量。

2.2 選擇荷載力的大小和性質(zhì)

在進行機械設(shè)計的過程中，荷載力的大小和性質(zhì)都會對機械設(shè)計的質(zhì)量產(chǎn)生非常大的影響，只有選擇荷載力的大小以及性質(zhì)都滿足設(shè)計需求的金屬材料，才可以保證機械在制作以及使用的過程中保持穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.3 規(guī)范零件的尺寸與質(zhì)量

機械的良好運轉(zhuǎn)需要機械中繁多的零件進行充分的配合，在這樣的情況下，機械制造的過程中容錯率是非常低的，一但在制造的過程中任何一個零件出現(xiàn)的問題，都會使得機械無法正常的進行工作。因此在進行機械設(shè)計的過程中，一但選擇材料不當，尤其是金屬材料的質(zhì)量或尺寸不合格，不但會造成資源的浪費，同時也會造成機械無法正常工作，這樣的情況對于企業(yè)的影響是非常大的，設(shè)計人員一定需要格外重視。

2.4 了解金屬材料的工作環(huán)境

在進行機械設(shè)計的過程中，同一機械設(shè)備的不同部件所處的工作環(huán)境是不同的，在這樣的情況下，不同部件的金屬材料需要設(shè)計人員根據(jù)其所處工作環(huán)境的不同來針對性的進行選擇。例如在溫度不同的情況下，金屬可能會隨溫度的變化而發(fā)生體積上的變化，就需要設(shè)計人員根據(jù)金屬熱脹冷縮的系數(shù)來選擇材料的種類。除此之外，機械工作過程中環(huán)境的濕度也同樣會對金屬材料產(chǎn)生硬頂?shù)挠绊?，一但金屬材料由于環(huán)境因素產(chǎn)生了腐蝕，同樣會對機械設(shè)備的運行產(chǎn)生非常大的影響，這一點也是需要設(shè)計人員重點注意的。

2.5 保證金屬材料可循環(huán)使用性

在進行機械設(shè)計的過程中，設(shè)計人員經(jīng)常為了滿足機械的使用要求而需要使用復(fù)數(shù)數(shù)量的金屬進行混合，以此來形成合金。在這樣的情況下，一但機械使用壽命結(jié)束，機械中的各種合金零件的回收是非常困難的，這在很大程度上造成了資源的浪費。為了更好的避免成本的浪費，設(shè)計人員在進行設(shè)計的過程中，應(yīng)該在滿足設(shè)計需求的前提下，盡量選擇組成元素較少的合金進行使用，更好的為企業(yè)降低成本。

3 機械設(shè)計中金屬材料應(yīng)用的適用性與經(jīng)濟性

在進行機械設(shè)計的過程中，設(shè)計人員應(yīng)該優(yōu)先選擇碳素鋼以及相關(guān)的合金鋼材料，最大程度的發(fā)揮碳素鋼加工性能強、性價比高的優(yōu)勢。但需要注意的是，碳素鋼的強度較其他金屬材料而言是較低的，并且韌性也存在一定的不足，因此在針對一些需要金屬材料強度或者韌性較高的機械設(shè)計，設(shè)計人員可以在碳素鋼之中添加一些其他成分，通過這樣的方式來有效的改善其性質(zhì)。

4 機械設(shè)計中材料應(yīng)用的環(huán)保性與節(jié)能性

4.1 選擇加工過程中污染小、能耗低的材料

隨著我國對于環(huán)境問題和能源問題的重視程度不斷提升，可持續(xù)發(fā)展的理念已經(jīng)成為了我國各行各業(yè)發(fā)展的基本理念之一。在這樣的情況下，選擇金屬材料以及對其加工的過程中，應(yīng)該盡量選擇產(chǎn)生肥料和廢氣較少的加工模式，并且不斷對加工程序進行改良，以此來在提升企業(yè)經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，提升企業(yè)的環(huán)保性。

4.2 選擇可再生、可回收材料

另一個應(yīng)用金屬材料的過程中需要注意的就是應(yīng)該盡量選擇可以再生或者易于回收的金屬材料。在這樣的思路下，企業(yè)不但可以有效的降低在經(jīng)濟上的開支，同時也可以更好的節(jié)約資源，為我國的經(jīng)濟長久穩(wěn)定的發(fā)展提供保障。

4.3 選用危害性小或無危害性新型材料

除了上述兩個方面之外，對金屬材料進行應(yīng)用的過程中，企業(yè)還有一個需要重視的問題，就是在選擇材料的時候應(yīng)該盡量選擇無害型材料或者危害較低的新型材料，通過這樣的方式來改變傳統(tǒng)金屬材料對人體危害較高的情況。

參考文獻：

[1]王熙婷.機械設(shè)計過程中機械材料的選擇和應(yīng)用探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（02）：42-43.