試論機械設(shè)計中金屬材料的選擇及應(yīng)用

次宏杰

河北普傲汽車科技有限公司 河北石家莊 050000

1 機械設(shè)計中應(yīng)用的技術(shù)手段

1.1 調(diào)制工藝以及有關(guān)設(shè)計應(yīng)用分析

傳統(tǒng)的機械材料的加工處理方式無法改變后期零件的重量和截面，可能會導(dǎo)致機械設(shè)備的體積和重量較大。而通過熱處理方式可以優(yōu)化這一點，例如較為常用的調(diào)質(zhì)技術(shù)（熱處理方式），提高材料的拉伸強度和屈服度，增強材料的可塑性，有助于增強零件的整體性能。與此同時，經(jīng)過這種處理方式后，在進行設(shè)計時可優(yōu)化零件的截面使得機械產(chǎn)品的重量有所減少。但在實際的應(yīng)用中還需要特別注意以下幾點：①注明調(diào)質(zhì)：在進行機械材料的熱處理時，如果單純的只是進行熱處理，則可以使用這種方式。例如，進行調(diào)質(zhì)技術(shù)，通過正回火工藝可以大大提高材料硬度，但還需注意的是，正回火技術(shù)會降低材料的沖擊強度，增加材料的斷裂率。②注明調(diào)質(zhì)硬度范圍：在進行調(diào)質(zhì)工作時要表明材料的硬度范圍，將其標注后便于后期的生產(chǎn)，以免在生產(chǎn)中超出標準范圍，與生產(chǎn)條件不符合。③材料要求要適應(yīng)：使用調(diào)質(zhì)技術(shù)時，要嚴格按照標準規(guī)范進行，材料、操作要求都要符合規(guī)范[1]。

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

在金屬材料的選擇中要符合實用性和經(jīng)濟性，才能保證金屬材料的功能得到最大發(fā)揮，包括材料的特性等。如碳素鋼材料。具體來說，碳素鋼金屬材料在機械零件加工中有著很強的優(yōu)勢性，因此，在機械設(shè)備零件的設(shè)計中碳素鋼材料較為常見。但值得注意的是，碳素鋼材料的強度、韌性存在欠缺，在進行淬火加工時易斷、變形。因此，為了彌補這一點，可以通過處理來優(yōu)化這一點，例如在碳素鋼的加工中加入合金元素，使其變成合金鋼。如此一來，可以優(yōu)化碳鋼素的強度和韌性，提高材料性能，還能增加材料的力學(xué)性能。此外，在材料的應(yīng)用中還需要特別注意，要根據(jù)材料性能選擇適合的制造工藝，包括機械設(shè)計加工生產(chǎn)中對材料的處理方式。整體性能較好的金屬材料的加工中可以選擇鑄造技術(shù)完成，包括收縮性、吸氣性等材料。對沖壓性、冷鐓性較好的材料的應(yīng)用中可選擇焊接技術(shù)，符合淬透性標準、熱敏感、氧化脫碳等相關(guān)性能要求的可以采用熱處理加工工藝。在加工中，所選材料必須要符合切削作業(yè)的可操作性，除此之外，在選擇中要選擇性能較好、成本較低的材料，提高材料的銷售率，為企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟效益[2]。

2 機械設(shè)計中材料應(yīng)用的環(huán)保性和節(jié)能性

2.1 選擇低能耗的材料

在機械設(shè)計材料的選擇中除性能標準外，還要符合綠色發(fā)展觀，挑選污染較低、能耗較低的材料，減少加工中產(chǎn)生的廢氣和廢物，有效保護環(huán)境和資源，實現(xiàn)綠色制造。此外，為了符合綠色發(fā)展需求，可選擇只需通過熱軋、冷軋就能進行加工處理的材料，如冷處理工藝具有節(jié)約環(huán)保的優(yōu)勢，同時在加工處理時問題的出現(xiàn)率較小。在選擇熱處理時，由于部分金屬材料會存在差異，在實際的施工中處理方式也會出現(xiàn)差異，而結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的金屬材料在加工中對環(huán)境的污染較大，能源消耗也較高，對此，為了降低能源消耗和環(huán)境污染，應(yīng)選擇加工工序較少的材料，降低對環(huán)境的污染和能源消耗，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境保護。

2.2 選擇環(huán)保型材料

一些材質(zhì)的材料可回收，具有再生功能，實現(xiàn)材料的循環(huán)使用，有助于能源保護。因此，在材料選擇中盡量挑選環(huán)保型材料，這樣一來，不僅可以實現(xiàn)經(jīng)濟上的節(jié)約，還有助于保護環(huán)境。此外，應(yīng)在保證材料性能的基礎(chǔ)上，對材料的選則應(yīng)避免過于復(fù)雜，因為材料種類過多時，會增加廢棄回收利用的難度，造成材料浪費。除此之外，橡膠與金屬混合或黏合的材料污染率較高，要盡量避免使用此類材料。

2.3 選擇新型安全材料

隨著科技的發(fā)展，越來越多的新型材料出現(xiàn)，其安全性高于傳統(tǒng)材料，同時有助于環(huán)境的綠色發(fā)展。具體來說，傳統(tǒng)的金屬材料自身具有很強的危害性，后期在進行加工處理時，會出現(xiàn)化學(xué)變化，產(chǎn)生有害氣體，對接觸者和環(huán)境帶來很大的傷害。對此，在機械材料的選擇中，應(yīng)在滿足機械設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，使用新型材料進行機械零件制造，避免因傳統(tǒng)金屬材料中的有害物質(zhì)，對人體和環(huán)境帶來傷害。除此之外，還應(yīng)重視對材料物質(zhì)的檢測，了解材料的毒副作用，對一些危害性較強的材料在加工時做好防護和處理工作。例如，金屬泡沫材料，是一種較為安全的材料，不但對人體和環(huán)境無副作用，同時還能循環(huán)利用，且適用性較強，如可用于重量輕、堅硬的夾層板的芯板、同時也可用于高功率的機械電子設(shè)備，起到冷卻作用。因此，在材料的選擇中盡量使用新型材料，保護環(huán)境的發(fā)展[3]。

3 結(jié)語

在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)中除科學(xué)加工技術(shù)外，金屬材料的應(yīng)用也十分重要，是整個機械設(shè)計環(huán)節(jié)的重點，對產(chǎn)品的質(zhì)量和機械行業(yè)的發(fā)展有著重大意義。因此，這就需要在機械產(chǎn)品生產(chǎn)前細致挑選金屬材料，不僅要保證材料符合設(shè)計和后期的加工需求，同時還要保證材料的實用性、經(jīng)濟性、節(jié)能性，才能在后期的應(yīng)用中發(fā)揮最大性能。