機械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用分析

宋國強 郭鑫

摘要：當前，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，機械設(shè)計產(chǎn)業(yè)日益繁榮。機械制造業(yè)領(lǐng)域涉及到很多環(huán)節(jié)和眾多工序，而機械設(shè)計則關(guān)系著機械產(chǎn)品最終的應(yīng)用范圍，機械材料的選用關(guān)系著整個機械設(shè)備的質(zhì)量、安全以及壽命，所以機械設(shè)計材料的選用必須放在重要地位，必須引起設(shè)計者和建造者的高度重視。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計;材料;選擇;應(yīng)用;分析

引言

在改革開放以來，我國和世界各國的聯(lián)系越來越緊密，我國重工業(yè)和輕工業(yè)呈現(xiàn)飛速發(fā)展的狀態(tài)，推動著機械制造業(yè)的發(fā)展。而在機械制造業(yè)的發(fā)展當中，機械設(shè)備材料的選用起著關(guān)鍵性作用，對于機械的性能和壽命有著重要的影響。眾所周知，材料選擇得是否合理、科學對于機械產(chǎn)品的性能以及質(zhì)量有著直接聯(lián)系。同時，面對競爭如此激烈的市場環(huán)境，為了提升機械產(chǎn)品的性價比，機械制造企業(yè)必須要對材料的選擇和應(yīng)用方面予以關(guān)注，以此來提升所設(shè)計的機械產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。本文所探討的主要內(nèi)容就是機械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用分析。

1機械設(shè)計中材料選擇的重要意義

通常來講，材料對于整個機械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量等方面有著至關(guān)重要的作用，所以材料選擇是整個機械設(shè)計過程找那個的核心。此外，材料選擇的是否合理，將對機械產(chǎn)品的功能發(fā)揮有著顯著影響?，F(xiàn)階段，為了更好地保護我國資源，提升資源的利用效率，需要在機械設(shè)計過程中，秉持可持續(xù)的原則來完成材料的選取，并對材料的質(zhì)量以及經(jīng)濟性等方面予以著重考慮，以此來確保我國機械制造產(chǎn)業(yè)可以有序發(fā)展。另外，在經(jīng)濟全球化飛速發(fā)展的今天，對于機械產(chǎn)品的需求逐步擴大，因此，要以保證機械產(chǎn)品的性能以及質(zhì)量為基礎(chǔ)，注重選擇更加經(jīng)濟、環(huán)保的材料應(yīng)用到機械產(chǎn)品中，以此來推動我國機械制造領(lǐng)域可以在新形勢下獲得更廣闊的發(fā)展空間。

2機械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用

2.1實用性機械材料的選用

通常來講，機械產(chǎn)品在制造出來前，需要經(jīng)過一系列的工藝，例如，切削、熱處理以及鍛造等，所以為了保證材料在經(jīng)過相應(yīng)的工藝后其性能依然滿足機械產(chǎn)品的使用要求，則需要在機械設(shè)計過程中，注重選用實用性的機械材料，以此來確保機械零件在加工以及今后使用方面的種種要求。因此，在機械設(shè)計時，需要對機械材料的實用性予以著重考慮，確保材料可以滿足機械加工以及機械產(chǎn)品使用等方面的要求。

2.2載荷型材料選用

在實際機械設(shè)計加工過程中，材料失效問題會偶爾出現(xiàn)，導致失效問題的原因大多數(shù)是與材料的載荷能力有限所引起的。因此，為了避免材料失效在機械設(shè)計加工階段的出現(xiàn)，確保機械產(chǎn)品具備出色的使用性，需要在機械設(shè)計過程中對載荷型材料予以有針對性的選擇，并且設(shè)計人員要對載荷型材料的基本性能以及特點有著詳盡的了解，以確保材料的荷載能力滿足機械產(chǎn)品的加工與使用要求。

2.3低能耗材料的選用

隨著我國對于環(huán)境保護力度的加大，各行各業(yè)均更加注重對低耗能材料的選用。其中，對于機械設(shè)計而言，設(shè)計人員也要及時更新設(shè)計觀念，拋棄傳統(tǒng)設(shè)計理念的束縛，在今后機械設(shè)計工作中，同樣以滿足機械產(chǎn)品的性能以及使用為基礎(chǔ)，加大對無污染、低能耗材料的選擇力度，以此來進一步提升所設(shè)計機械產(chǎn)品的環(huán)保性，這同樣也與機械制造領(lǐng)域今后的發(fā)展方向相一致。

2.4無害機械材料的選用

很多機械設(shè)計中的材料都有危險元素，Ni元素就是比較典型的一種。這類元素對環(huán)境有污染作用，甚至對人造成永久性傷害。因此在材料選擇時，應(yīng)避免材料帶有有害物質(zhì)，以保證機械產(chǎn)品的使用安全。

2.5可回收材料的選用

金屬材料作為不可再生能源，其在機械產(chǎn)品中所占的比例較為顯著，并且不利于回收利用。這無疑也與我國生態(tài)環(huán)境資源可持續(xù)發(fā)展的目標相違背。因此，為了進一步提升資源利用效率，需要設(shè)計者在加大對可回收材料的選擇，以此來避免材料的浪費，提升材料的利用率，同時也可保證行業(yè)的發(fā)展可持續(xù)性。

3針對機械設(shè)計材料選擇的應(yīng)用情況提出的相關(guān)解決措施

3.1堅持具體問題具體分析，立足于設(shè)計要求

在機械設(shè)計活動當中涉及到的零件種類繁多，因此不同的零件對于材料都有不同的要求，一旦材料的選擇出現(xiàn)失誤，那么將會影響到該機械設(shè)備的性能和用途，所以，工作者必須對材料的選擇引起高度的重視，了解每一個材料的用途和性能，嚴格分析每一個材料在不同環(huán)境下的形態(tài)和性質(zhì)的變化，以及對其性質(zhì)的影響和決定因素。針對這種情況設(shè)計者可以進行一些有針對性的實驗，比如耐熱實驗、抗壓試驗、減震實驗，在具體的實踐活動當中了解材料的性能變化，記錄下各種數(shù)據(jù)，從而和機械設(shè)計實現(xiàn)對接。另外，在材料的選擇上除了考略材料的性能還要考慮到材料的價格，以及在設(shè)計和生產(chǎn)過程當中所產(chǎn)生的一些成本，做到性能和價格的統(tǒng)一。

3.2充分了解材料的相關(guān)優(yōu)勢和主要應(yīng)用領(lǐng)域

機械設(shè)備是由很多零件組裝而成的，因此材料對于機械設(shè)備起著基礎(chǔ)性的影響，機械設(shè)計者在材料的選用上要做到以下幾點：第一，要對材料的物理性能進行分析。機械設(shè)備的使用效率和使用壽命將和材料的質(zhì)量、性能直接掛鉤，所以針對每一種材料的性能都要進行嚴格的核準，而不是依靠舊有的數(shù)據(jù)或者理論進行研究設(shè)計，可以從材料的化學性能、工藝性能、物理性能這三個方面出發(fā)。第二，物理性能所囊括的范圍比較廣，比如：粘度、熔點、熱傳導性能、磁性能等，所以機械設(shè)計工作者就要做到一切從實際出發(fā)，做到具體問題具體分析，找到材料在不同環(huán)境下的共性和特性，根據(jù)其特性形成的條件找到相適應(yīng)的機械設(shè)備，做到最優(yōu)方案;化學性能主要包括的是可燃性、氧化性、腐蝕性等，如果該機械設(shè)備是航天器材，那么在設(shè)計時主要考慮的就是材料的抗氧化性能和耐高溫性能;工藝性能在機械設(shè)計當中主要考慮的是材料的焊接、鍛造以及切割等。

3.3材料在進行工藝處理的時候要做到科學化標準化

機械在生產(chǎn)過程當中由于受到多方面的影響，在其性能方面往往達不到預期的效果，所以還需要后期進行工藝化的處理，比如：鑄造工藝、鍛造工藝、焊接工藝、切削加工工藝、粘結(jié)固化工藝以及熱處理工藝等。比如以鑄鐵熱處理為例子，鑄鐵在鑄造過程中由于熱脹冷縮，所以鑄件壁的厚薄度不統(tǒng)一，產(chǎn)生一種應(yīng)力。但是這種應(yīng)力不能夠留在零件當中，因此必須進行工藝學熱處理。在熱處理當中對于材料有收縮性、流動性、偏折性、吸氣性以及熱裂向性等要求，必須實現(xiàn)溫度和時間的精準控制，做好石墨化退火、球鐵淬火以及回火、表面淬火等工作。設(shè)計人員必須保證工業(yè)處理工作科學化標準化進行，提高材料的性能。

結(jié)語

由此可見，機械制造業(yè)在我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中占據(jù)的位置較為顯著。為了進一步推動機械制造領(lǐng)域的發(fā)展，機械制造企業(yè)管理者需要對材料的選擇與應(yīng)用予以關(guān)注，并要以機械產(chǎn)品的性能以及使用性為基礎(chǔ)，合理、科學地進行材料的選擇，同時為了滿足環(huán)境保護方面的要求，需要加大對環(huán)保性材料的選擇力度，對促進機械行業(yè)的發(fā)展有著積極意義。綜上所述，機械設(shè)計是我國制造業(yè)發(fā)展的核心，機械設(shè)備設(shè)計材料的選擇則是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，所以設(shè)計人員必須嚴謹對待，做好這方面的工作，同時國家和企業(yè)也要引起對這方面的高度重視，提高我國機械制造水平。

參考文獻

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