機械設計中材料的選擇和應用分析

龐志國

德州聯(lián)合石油科技股份有限公司 山東德州 253000

在機械設計的過程中，一個必不可少并且非常重要的環(huán)節(jié)就是材料的選擇。首先，我們必須遵循其在使用過程中的實用性；其次，根據(jù)其細化的環(huán)節(jié)要求進行選材；再者，一定要確保選材對人體以及環(huán)境的環(huán)保性，做到低污染、低消耗、保質(zhì)保量的情況下做到低成本，與此同時，要充分考慮材料的載荷類型，保證產(chǎn)品投入使用后產(chǎn)品的高效能[1]。

1 機械設計中材料選擇的重要性分析

在機械制造企業(yè)中，選擇材料是最為核心的環(huán)節(jié)。材料選擇的科學合理性，直接影響著機械產(chǎn)品的功能發(fā)揮。目前，為了加強我國資源的保護力度，提升資源的利用效率，必須要根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的原則以及經(jīng)濟性原則來進行材料的選擇，在保證質(zhì)量與性能的基礎上，進行機械的設計。只有這樣，才能夠促進我國機械制造產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。而且隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會的節(jié)奏越來越快，社會對于機械產(chǎn)品的需求量也越來越大，只有不斷的提升機械產(chǎn)品的性能與質(zhì)量，將更加經(jīng)濟、環(huán)保、科學的材料應用到機械產(chǎn)品中，才能夠有效促進我國機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使設計出來的機械產(chǎn)品得到社會各行各業(yè)的認可。

2 機械設計中材料的具體選擇和應用

2.1 結(jié)合機械構(gòu)件失效抗力指標

構(gòu)件失效抗力指的是構(gòu)件材料在使用的過程中，抵抗磨損、變形以及碎裂斷裂的能力，也是與材料承載水平密切相關的重要參量，交而言之就是達到防止過早失去應有效果的能力。受機械構(gòu)件本身不同屬性的影響，對材料相互配合以及材料性能要求具有較大差異。對機械材料進行失效抗力研究具有極為重要。一方面，應對材料相關力學性能進行合理測試，通過對數(shù)據(jù)參數(shù)的分析，獲得機械材料理論抗力。另一方面，應對機械構(gòu)件實際工作條件和應用特性實施模擬，獲得更加真實的抗力信息。例如，對大型機鍛模、熱擠壓模、中小機鍛模進行失效分析，明確各種模實際抗力要求，為材料選擇奠定基礎[2]。

2.2 實用性機械材料的選擇應用

在機械設計的過程中選用材料的首要條件就是選擇實用性的，對機械加工有用的材料，根據(jù)機械設計要求分析進而準確的選擇其所需材料，選擇出一種合理的、實用的機械材料。這樣有利于科學、合理的使用材料，避免造成不必要的浪費。例如：在加工齒輪時應考慮其主要失效形式（斷齒、磨損、麻點剝落），需要搞得接觸疲勞抗力、高的彎曲疲勞強度。但是在機械加工的環(huán)節(jié)中要選擇特定的、外觀優(yōu)質(zhì)的材料。選擇實用性的機械加工材料，是需要根據(jù)各類不同的使用環(huán)節(jié)、不同的使用性能下以及不同的要求而進行限定的，所以實用性機械材料的選擇應用是非常必要的。

2.3 載荷型材料選擇和應用

在實際的機械設計與制造過程中，不可避免的會出現(xiàn)一些材料失效的現(xiàn)象。而造成材料失效的原因主要是材料的載荷能力有限。所以，為了減少材料失效現(xiàn)象出現(xiàn)在機械設計加工與制造階段，保證機械產(chǎn)品的優(yōu)良性能，就必須要注意載荷型材料的選擇和應用。而這就需要設計人員詳細了解載荷型材料的性能和應用特點，從而針對性的選擇載荷型材料，保證材料具備較強的荷載要求，達到機械產(chǎn)品的加工要求以及使用標準。

2.4 綠色環(huán)保材料的選擇

在國家可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)發(fā)展的背景下，社會各個領域?qū)Νh(huán)保問題的關注程度日益提高。為切實做到行業(yè)整體的可持續(xù)發(fā)展，機械設計人員在進行材料選擇的過程中，應對材料的環(huán)保性能加以充分重視，盡可能選擇綠色環(huán)保、污染性較低的材料。例如，部分產(chǎn)品為降低外部環(huán)境對其造成的破壞，需要較強的抗腐蝕能力作為生產(chǎn)產(chǎn)品的原材料，部分廠家選用不銹鋼材料，其環(huán)保性較高。而部分廠家則利用噴涂防腐漆的方法，防腐漆在噴涂的過程中，不僅能對操作人員帶來身體上的危害，同時也能對人類的生存環(huán)境產(chǎn)生破壞。在進行材料選擇時，機械設計人員應堅持綠色環(huán)保理念，盡量選擇生產(chǎn)過程環(huán)保、材料本身污染性較低的機械材料。此外，為確保機械生產(chǎn)企業(yè)的根本利益，在滿足國家環(huán)保要求，機械零部件本身功能需求的同時，還應以企業(yè)利益為出發(fā)點，準確計算生產(chǎn)成本，盡量選擇價格低、功能性強的材料[3]。

2.5 經(jīng)濟型的材料選擇應用

經(jīng)濟是評估一個企業(yè)重要手段，經(jīng)濟成本是企業(yè)發(fā)展的一個命脈，合理預估、評估選取經(jīng)濟適用型的新型材料極為重要。所以機械設計一定要在選材上下功夫，高精尖技術人才根據(jù)機械設計的具體要求進行一系列全面系統(tǒng)性的分析研究，當然，在保證質(zhì)量的前提下一定要注重選材的性價比，從而發(fā)揮其最大的性能。值得強調(diào)的一點就是在實現(xiàn)材料能源的再利用是很有必要的，選材的過程中一定要優(yōu)先選擇那些能夠循環(huán)利用的經(jīng)濟性機械材料，進而從源頭降低資源消耗，避免資源浪費，以及減少材料的成本，從而給企業(yè)增加總體經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

機械設計加工關涉到我國現(xiàn)代化建設的方方面面，而材料的選擇與應用又是機械設計最重要的因素之一，因此，為了更好的利用有限的材料制造出高質(zhì)量的機械產(chǎn)品，服務于國家的經(jīng)濟建設大計。就必須在材料的選用中堅持可持續(xù)發(fā)展的材料選用原則，在材料選擇中做到環(huán)保性和節(jié)能性的統(tǒng)一以及實用性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一[4-5]。