機(jī)械設(shè)計(jì)制造中材料的選擇及應(yīng)用要點(diǎn)

呂明飛

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的需求進(jìn)一步增加，導(dǎo)致了材料的短缺。材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中是零件生產(chǎn)的基本要素。只有正確處理材料的供應(yīng)和選擇，才能促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展。有些材料在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展中已經(jīng)成為一種稀缺資源，社會(huì)發(fā)展的需要與機(jī)械設(shè)計(jì)之間日益突出的矛盾，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中對(duì)材料選擇的應(yīng)用空間會(huì)受到擠壓，所以在有限的發(fā)展空間下對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用材料的選擇就顯得更為重要。在此基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)闡述了材料選擇和應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的重要性。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);材料選擇;應(yīng)用

隨著科學(xué)的發(fā)展，新材料、新方法、新技術(shù)等新生產(chǎn)方式的不斷發(fā)展，為機(jī)械設(shè)備制造開辟了一個(gè)新的天地。機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用是機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)的基本內(nèi)容，需要更加注重自身的實(shí)際發(fā)展。

一.機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇應(yīng)用應(yīng)注意的事項(xiàng)

機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇和實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)充分考慮到一些項(xiàng)目，首先是經(jīng)濟(jì)性和適用性，我們必須充分考慮，它是應(yīng)對(duì)當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的新形勢(shì)的戰(zhàn)略，機(jī)械設(shè)計(jì)的原材料選擇充分注意在適用性的基礎(chǔ)上，根據(jù)其經(jīng)濟(jì)性，選擇價(jià)格相對(duì)便宜并能滿足實(shí)際需要的材料，從而促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展。而且是在應(yīng)用綠色化的機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇上，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中要關(guān)注環(huán)境問題，選擇一些能耗低、污染少、效率高的材料，同時(shí)也能夠得到足夠的重視可持續(xù)發(fā)展，為機(jī)械設(shè)計(jì)的健康穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二.機(jī)械設(shè)計(jì)中不同材料

1.金屬材料

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，金屬材料有著重要的地位，因其具有良好的理化性，是使用廣泛的材料。金屬材料有很多，最常使用的有鐵、銅、鋁、錫等，當(dāng)然也有貴金屬，金銀等。金屬具有良好的延伸性，非常適合制造零部件。當(dāng)然，一些金屬合金因其具有良好的理化性能， 能夠大幅度地提高機(jī)械性能，使金屬使用的空間更為廣泛。

2.復(fù)合材料

如同合金一樣，復(fù)合材料是兩種或兩種以上的物質(zhì)，經(jīng)過理化變化，形成的新材料。這種復(fù)合材料，有著兩種或兩種以上物質(zhì)的特點(diǎn)，形成了獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合材料一般可以分成兩類，即金屬類復(fù)合材料和非金屬類復(fù)合材料。這兩類復(fù)合材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中均有大量的應(yīng)用，特別是在一些有特殊要求的地方，復(fù)合材料因其重量輕，理化性能好，均得到了廣泛應(yīng)用，如在飛機(jī)制造中，大量使用復(fù)合材料，保證了飛行安全。

3.高分子材料

此類材料由高分子化學(xué)物質(zhì)聚合而成，因此又被成為聚合物材料，因工程的需要，對(duì)其添加了一定的改良劑，使其性能上發(fā)生了很大的變化。最為常用的高分子材料就是塑料、合成纖維等，其具有的良好的特性，正逐步得到越來越多的應(yīng)用，這樣在提高機(jī)械的設(shè)計(jì)壽命、降低使用成本上，均有突出的表現(xiàn)。

4.陶瓷材料

陶瓷材料作為一種新興的材料，可分為碳化硅、氮化硅兩種。陶瓷材料具有硬度高，抗腐蝕，耐研磨等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到精密儀器儀表的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，成為高科技用途的重要使用材料。

三.機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇及具體應(yīng)用

1.對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的載荷型材料選擇應(yīng)用比較重要，由于實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，會(huì)存在著材料不能使用或者是作用得不到發(fā)揮這樣的情況。出現(xiàn)這一問題的重要因素就是其外在的負(fù)荷水平相對(duì)比較差，另外就是有些材料在功能的正常發(fā)揮中以及運(yùn)行良好的情況下會(huì)出現(xiàn)抑制失效的問題，這些也是由于選擇的材料載荷存在的一些問題。多以對(duì)這一問題的解決主要是對(duì)材料選擇應(yīng)用過程中要對(duì)材料的載荷能力加以充分的估算，這樣才能最大化的保證材料的作用能得到充分發(fā)揮。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)中碳素鋼以及合金鋼的材料選擇應(yīng)用方面要能得到充分重視，在這一過程中當(dāng)前主要就是對(duì)碳素鋼材料應(yīng)用的較為廣泛。主要就是其在工藝的加工性能上比較優(yōu)越，并且價(jià)格也不是很貴，雖然有著這些優(yōu)點(diǎn)但在缺點(diǎn)上也比較突出，主要是體現(xiàn)在韌性和強(qiáng)度上相對(duì)較差，對(duì)于中等形狀以上的零件就不能采取整體淬透。故此為能夠?qū)@一缺陷進(jìn)行解決，就要能夠?qū)⑾鄳?yīng)的合金元素融入其中，這樣就能增加淬透性作用。合金鋼的結(jié)構(gòu)機(jī)械材料能夠在強(qiáng)度及韌度上得到加強(qiáng)，并對(duì)材料的耐高溫及耐腐蝕等一些性能也能起到強(qiáng)化作用，在實(shí)際的應(yīng)用過程中只要在材料外載荷作用力比較大的過程中才對(duì)這一材料進(jìn)行使用。

3.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇應(yīng)用要選擇能耗低污染少的材料，要能在熱處理程序相對(duì)較少材料方面進(jìn)行選擇，當(dāng)不能有效的避免熱處理只有在熱處理少的層面得以保障，通過低淬透性鋼對(duì)齒輪加以制造，保障其穿透性加熱，并在材料冷卻之后就能夠使得材料淬硬。還有就是要對(duì)熱反應(yīng)材料處理加以避免，材料要能夠在熱軋狀況下及冷拔狀況下將其性能得到充分發(fā)揮。

4.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇應(yīng)用要能夠把對(duì)人體無傷害的材料得以充分體現(xiàn)，機(jī)械設(shè)計(jì)材料中有些是對(duì)人體有害的元素，不僅如此還會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)造成破壞。一些含有重金屬的材料被廢棄之后就會(huì)對(duì)水源以及土壤等造成很大的危害，并對(duì)人體造成危害，所以在對(duì)材料選擇過程中要能夠重視對(duì)人體無害的材料的應(yīng)用，從而來保障環(huán)境及人體的安全。

5.對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的材料選擇應(yīng)用要能將節(jié)能性及環(huán)保性得到緊密的結(jié)合，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展過程中對(duì)一些不可再生能源的需求以及消耗愈來愈大，這些都會(huì)為材料的選擇和應(yīng)用造成很大的影響，這就需要將節(jié)能環(huán)保兩者得到有機(jī)結(jié)合，從機(jī)械設(shè)計(jì)中的鑄件階段的材料應(yīng)用來說，在這一過程中的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)百分之五成本就對(duì)生產(chǎn)成本的百分之八十有著決定性作用，所以對(duì)材料的選擇和應(yīng)用都要能夠?qū)h(huán)保節(jié)能得到充分重視。

四.結(jié)束語

材料選擇和應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中占有重要的地位，不僅關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)也對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展有著重要的影響。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中在材料選擇和應(yīng)用上要對(duì)各方面因素加以考慮。在材料的選用上不僅需要滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)要確保材料具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、環(huán)保性，為機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

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