機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用分析

陳隆

浙江天潔環(huán)境科技股份有限公司 浙江諸暨 311800

機(jī)械制造是我國傳統(tǒng)的行業(yè)之一，隨著產(chǎn)業(yè)調(diào)整與創(chuàng)新工作的推進(jìn)，機(jī)械設(shè)計(jì)過程也越來越凸顯出重要性。在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，材料的選擇與應(yīng)用是非常重要的一個方面，在材料的選擇中首先要從工程的實(shí)際情況出發(fā)，選擇合適的材料，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)當(dāng)考慮到設(shè)計(jì)材料的成本問題，在保證正常設(shè)計(jì)的條件下盡可能地壓縮成本[1]。此外，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時應(yīng)當(dāng)充分考慮到材料的荷載問題，使得使用的材料能夠滿足設(shè)計(jì)的需求，并且具有科學(xué)性和實(shí)用性的特點(diǎn)，為機(jī)械裝備制造業(yè)的發(fā)展提供新的可能性。

1 材料選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)加工的關(guān)鍵

儀器設(shè)備的功能性、安全可靠性等性能是其最為關(guān)鍵的特性，而儀器設(shè)備要想功能性、經(jīng)濟(jì)性等整體保持高水平，優(yōu)質(zhì)的機(jī)械材料的選用是關(guān)鍵。機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，材料選擇得當(dāng)，再配以合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)備必然在工作性能、使用壽命等方面有優(yōu)異的表現(xiàn)，從而在市場競爭中得以脫穎而出。相反，機(jī)械材料選擇錯誤，相同設(shè)計(jì)下設(shè)備的性能必然大打折扣。材料選擇除了能直接影響機(jī)械設(shè)備的性能，對其經(jīng)濟(jì)性、綠色環(huán)保等方面的指標(biāo)也有顯著影響。好的材料選用，在滿足機(jī)械設(shè)備的功能性要求基礎(chǔ)上，能大幅度降低用料成本、加工制造成本以及使用過程中的故障率，極大提高機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇與應(yīng)用的基本原則

機(jī)械設(shè)計(jì)包括很多領(lǐng)域，而這些領(lǐng)域中所涉及的機(jī)械材料不同，所以對于各種零件的運(yùn)用效果也各不相同。

2.1 考慮材料的載荷水平

機(jī)械材料的載荷水平會影響機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量高低，如果材料的載荷水平過低，就會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)后期的設(shè)計(jì)不能有效完成。所以，為防止機(jī)械設(shè)計(jì)材料的水平過低，需要對材料的載荷水平進(jìn)行審查，如果發(fā)現(xiàn)其載荷水平不足，需要及時更換材料。

2.2 選用低耗環(huán)保材料

現(xiàn)如今不管是機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域還是其他生產(chǎn)加工領(lǐng)域，對環(huán)保節(jié)能的運(yùn)用都視為主要發(fā)展的目標(biāo)，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也不例外。首先在材料選取中需要對一些節(jié)能環(huán)保的材料進(jìn)行運(yùn)用。其次，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需要考慮是否會對環(huán)境造成污染，如果有就必須做出改善。最后要選用一些對環(huán)境無污染的原材料，并且如果設(shè)計(jì)產(chǎn)生污染物，需要及時清理并采取污染物治理方案[2]。

2.3 注重零件的實(shí)用性

在選取機(jī)械設(shè)計(jì)零件時，盡量選用一些實(shí)用性較強(qiáng)的零件，在不脫離設(shè)計(jì)的原則上，選用實(shí)用性強(qiáng)的設(shè)計(jì)零件可以有效提升機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量以及效率。但是在選取時，也要根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)情合理選用，否則不僅不能促進(jìn)設(shè)計(jì)，還會造成不必要的負(fù)面影響。

2.4 選用可循環(huán)利用的材料

機(jī)械設(shè)計(jì)中最常見的就是金屬材料，在選用金屬材料時，盡量選用一些可循環(huán)利用的金屬材料以達(dá)到不同的需求，這些金屬材料也需要耗費(fèi)一定的投入資金，如果選用可循環(huán)的金屬材料還能減少資金投入，避免浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念。

3 材料的選擇與應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1 選擇實(shí)用型、功能型的材料

機(jī)械設(shè)計(jì)的過程是一個比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，在機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇中，應(yīng)當(dāng)將材料的實(shí)用性和功能性放在第一位，盡量選擇功能性、實(shí)用性都較強(qiáng)的材料，并且還需要具有環(huán)保的特性。從設(shè)計(jì)內(nèi)容來看，機(jī)械設(shè)計(jì)與藝術(shù)設(shè)計(jì)是完全不同的兩個概念，機(jī)械設(shè)計(jì)更多地是強(qiáng)調(diào)實(shí)用性特點(diǎn)，是不以美感作為主要的評判依據(jù)的，機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)貫穿于整個設(shè)計(jì)工作之中。舉個例子來說，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，要根據(jù)材料的特點(diǎn)來進(jìn)行延展性的設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)在鍛造和熱切中體現(xiàn)尤其突出，而這些加工的工序?qū)Σ牧系男再|(zhì)有著較高的要求，質(zhì)量優(yōu)越上乘的材料非常容易被加工，而且殘次品率大大下降[3]。

3.2 簡化材料構(gòu)造，使其易于回收

從目前機(jī)械設(shè)計(jì)所需要的主要材料類型來看，金屬材料往往占據(jù)的數(shù)量比較多，而且可供的選擇非常之多，來源也非常廣泛。舉個例子來說，機(jī)械設(shè)計(jì)中僅僅是鋼材就有上百種材料，材料與材料之間的差異是比較微小的，這些鋼材為機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了非常豐富的選擇，但是在回收利用方面卻存在著較大的差別，一些材料雖然使用起來比較便捷，不利于材料的回收利用，不利于貫徹可持續(xù)發(fā)展的觀念。隨著綠色環(huán)保觀念深入人心，機(jī)械設(shè)計(jì)中機(jī)械材料的回收問題受到了學(xué)者們的關(guān)注，一般而言，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時候，要盡可能地避免材料的混搭，但是需要保證機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料能夠滿足設(shè)計(jì)的主題，在這樣的條件下盡量地減少材料的使用樣數(shù)。除此之外，還需要保證材料具備可循環(huán)回收利用的性能，形成一個良好的設(shè)計(jì)—建造—回收的過程，能夠使得材料能夠節(jié)約使用，貫徹綠色環(huán)保的發(fā)展觀念。

3.3 重視材料的荷載問題

機(jī)械設(shè)計(jì)所使用到的材料多種多樣，不同的材料的荷載也是不盡相同的，但是就目前的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀來看，很多設(shè)計(jì)人員僅僅注意到了不同材料的使用環(huán)境，卻對材料的荷載問題欠缺必要的考慮，很多材料因?yàn)榇嬖谕庠诘呢?fù)荷偏差，導(dǎo)致了該材料的不當(dāng)使用，甚至發(fā)生安全事故，造成了大量資源的浪費(fèi)。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的最初階段，工作人員就需要全面地考慮機(jī)械材料的荷載問題，避免在后續(xù)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過程中因?yàn)槟承┝悴考暮奢d較差，從而使得整個機(jī)械工程停止工作，影響到了整個機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，在設(shè)計(jì)工作開始之前，就應(yīng)當(dāng)對可能用到的材料進(jìn)行荷載方面的綜合評估，并且篩選出符合條件的材料[4]。

4 結(jié)語

工業(yè)水平是一個國家綜合實(shí)力的象征。在工業(yè)中，機(jī)械設(shè)備及其設(shè)計(jì)加工的重要性不言自喻。為了持續(xù)提升我國的機(jī)械設(shè)備整體水平，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)加工水平的提升是關(guān)鍵。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料選擇是否可行合理，對設(shè)計(jì)質(zhì)量以及最終的機(jī)械設(shè)備的性能、經(jīng)濟(jì)性等方面有直接作用，必須重視機(jī)械設(shè)計(jì)加工中的材料選擇問題。