機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

蘇曉瞳

(遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 遼陽 111000)

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇和應(yīng)用的基本原則

1.1 選擇可以滿足機(jī)械設(shè)計(jì)需求的材料

在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇和應(yīng)用時(shí)首先應(yīng)從設(shè)計(jì)根本出發(fā)，充分考慮機(jī)械設(shè)計(jì)的需求，選擇能夠滿足其設(shè)計(jì)需求的材料。不同機(jī)械設(shè)計(jì)方案中所包含的各種零構(gòu)件非常多，不僅形狀大小不一，而且其用途也不盡相同，對(duì)每個(gè)零構(gòu)件材料的性能和材質(zhì)都有著不同的要求，因此，在具體選擇和應(yīng)用的過程中需嚴(yán)格配比機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇更能夠滿足機(jī)械設(shè)計(jì)方案的材料，保證機(jī)械設(shè)計(jì)可以轉(zhuǎn)化為完整的實(shí)體，并確保其功能的有效發(fā)揮。

1.2 選擇具備較高水平荷載的材料

機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境都是比較苛刻的，其中要求機(jī)械設(shè)備的整體性能要足夠好，既要能夠承受高力度的壓力、拉力，又要能夠承受高強(qiáng)度的摩擦力和荷載力，因此就要求機(jī)械設(shè)備的構(gòu)成材料質(zhì)量要高。在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇和應(yīng)用時(shí)應(yīng)依據(jù)機(jī)械設(shè)備的實(shí)際用途對(duì)其性能要求進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，然后再選擇荷載水平更高、更適合的材料，進(jìn)而保證機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用過程中可以充分滿足其使用需求。同時(shí)還能夠有效避免由于荷載力不夠而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無法正常運(yùn)行的情況，防止其影響企業(yè)的有序生產(chǎn)。在采購機(jī)械設(shè)計(jì)材料時(shí)需利用專門的工具對(duì)其荷載力進(jìn)行測(cè)定，然后判斷其是否符合使用需求，之后再進(jìn)行購買，在一定程度上還能夠降低經(jīng)濟(jì)成本的損耗。

1.3 選擇能耗和污染較低的材料

低能耗和低污染是機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇最根本的原則，其直接影響整個(gè)機(jī)械設(shè)的使用過程。由于機(jī)械設(shè)備使用過程中對(duì)能源的消耗量較多，如果不能降低其能耗就容易造成諸多不必要的成本耗費(fèi)，并且污染較高的材料對(duì)周圍環(huán)境也會(huì)造成非常嚴(yán)重的影響，現(xiàn)代化發(fā)展中強(qiáng)調(diào)要堅(jiān)持綠色可持續(xù)發(fā)展，因此在材料選擇和應(yīng)用過程中應(yīng)盡最大可能選擇能源消耗較低以及污染程度較低的材料。堅(jiān)持這一選用原則對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料生命周期的延長(zhǎng)也能夠發(fā)揮較為積極的作用，這就要求相關(guān)工作人員在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇和應(yīng)用時(shí)要做好全方面的考慮，選擇能耗和污染較低的材料。

1.4 選擇沒有毒害性質(zhì)的材料

機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇還應(yīng)注意所選材料的物理性質(zhì)，選擇沒有毒害性質(zhì)的材料。在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的材料進(jìn)行選擇和應(yīng)用時(shí)，常常需要經(jīng)過多次的斟酌和判斷，對(duì)不同類型的材料進(jìn)行對(duì)比，這一過程中應(yīng)全面考慮材料是否存在毒害性，因?yàn)樗O(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備應(yīng)用范圍較廣，其應(yīng)用時(shí)會(huì)接觸到各種各樣性質(zhì)的物質(zhì)，如果這些物質(zhì)與機(jī)械設(shè)備的材料發(fā)生某些物理反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)后極有可能產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的安全性和生產(chǎn)人員的身體健康會(huì)造成嚴(yán)重的危害。所以在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇時(shí)，必須選擇無毒無害的材料，為工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程提供堅(jiān)實(shí)的安全保障。

1.5 選擇可以循環(huán)利用的材料

機(jī)械設(shè)計(jì)中常選用的材料是金屬材料，但隨著技術(shù)的革新和多樣性使用需求的出現(xiàn)，單以金屬為材料的機(jī)械設(shè)計(jì)無法再滿足使用者的使用需求，隨之也就出現(xiàn)了各種合金性質(zhì)的材料，是對(duì)金屬進(jìn)行綜合性處理之后而得到的新型材料，這種具有多種性質(zhì)的材料同時(shí)具有多種材料的優(yōu)勢(shì)，可以更加完善地滿足機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)材料的多種需求。并且這種材料具有循環(huán)再利用的優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)代社會(huì)所要求的綠色可持續(xù)發(fā)展要求，當(dāng)機(jī)械設(shè)備報(bào)廢處理之后還可以將其進(jìn)行專業(yè)化處理而用作其他用途，能夠減少資源的過度浪費(fèi)，提高材料資源的利用效率。

1.6 選擇高實(shí)用性的材料

目前科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展是為機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用提供了更多的空間，但并不是所有的材料都可以適合機(jī)械設(shè)備的使用需要，最重要的是要保證所選材料的實(shí)用性。選擇實(shí)用性更高的材料能夠更充分地滿足不同使用者的使用要求，提高機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低對(duì)人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)，并且還能夠提升機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平。另外，在實(shí)用性原則的要求下，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用應(yīng)合理考慮機(jī)械設(shè)備的使用用途，即使是同一種材料其在不同用途中的標(biāo)準(zhǔn)也不同，因此要弄清楚機(jī)械設(shè)計(jì)材料的使用剛需。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇和應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的關(guān)鍵事項(xiàng)

2.1 合理控制材料成本

在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇和應(yīng)用時(shí)要合理控制材料成本，不能單一地只追求材料的質(zhì)量，必須綜合考慮質(zhì)量和成本2個(gè)層面。從性價(jià)比的角度出發(fā)，盡可能合理地選擇價(jià)格適當(dāng)、質(zhì)量適當(dāng)?shù)牟牧希⑶覚C(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的成本在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中本就占據(jù)著一定比例的，如果不能對(duì)材料進(jìn)行合理地控制，就會(huì)增加機(jī)械設(shè)計(jì)成本，而影響整體經(jīng)濟(jì)效益。此外，由于機(jī)械設(shè)計(jì)中不同零部件的性能要求是不同的，可能出現(xiàn)某一部件成本較高的情況，如果對(duì)其它零部件依然采取同樣的成本標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)過度增加設(shè)計(jì)成本，超過機(jī)械設(shè)計(jì)需要。因此，在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇和應(yīng)用時(shí)必須加強(qiáng)對(duì)成本的合理控制。

2.2 合理判斷機(jī)械材料的應(yīng)用環(huán)境

機(jī)械設(shè)計(jì)過程中材料的選擇是非常關(guān)鍵的，而材料的材質(zhì)直接影響著機(jī)械設(shè)備功能是否能夠順利發(fā)揮，所以在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中各類材料進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)充分考慮其未來所會(huì)面臨的應(yīng)用環(huán)境，合理判斷應(yīng)用環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)要求，然后合理選擇能夠滿足使用需求的機(jī)械材料。如在潮濕度較高的環(huán)境中應(yīng)用時(shí)，對(duì)材料的選擇應(yīng)考慮到其抗腐蝕性能和抗撕裂性能，防止環(huán)境因素對(duì)機(jī)械材料的侵蝕性危害，避免影響機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。除此之外，在對(duì)機(jī)械材料的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行判斷之后，還可以在材料選擇的原本基礎(chǔ)上對(duì)材料進(jìn)行二次改造，增加一些其它物質(zhì)使之能夠滿足機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的應(yīng)用需要，有效提升材料的質(zhì)量以及應(yīng)用適配性。如同樣是對(duì)潮濕環(huán)境中的機(jī)械材料來說，為了更好地提升其抗腐蝕性能，可以在其外表增涂防水性的涂料，以切實(shí)延伸機(jī)械材料的應(yīng)用周期。

3 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)中必須重視材料的選擇和應(yīng)用工作，在具體選擇和應(yīng)用過程中需要遵守一定的原則，即要滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的本身需求，保持高水平的荷載，盡可能選擇低耗能和低污染的材料、無毒無害的材料以及高實(shí)用性的材料，確保材料的使用生命周期，發(fā)揮其應(yīng)有的作用，增強(qiáng)工業(yè)機(jī)械設(shè)備的使用效能。