機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料的應(yīng)用

李珂

摘要：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高的過(guò)程中，機(jī)械行業(yè)的發(fā)展也得到了更高的重視。作為工業(yè)發(fā)展的保障，機(jī)械行業(yè)的設(shè)計(jì)有很高的標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)材料的應(yīng)用進(jìn)行合理的選擇，尤其是新型材料的選擇應(yīng)用，更是保障機(jī)械設(shè)計(jì)先進(jìn)性的關(guān)鍵。本文對(duì)機(jī)械性設(shè)計(jì)中新型材料的類型、應(yīng)用原則、具體表現(xiàn)和保障措施進(jìn)行分析。

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

中圖分類號(hào)：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）10-0213-02

0? 引言

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中，社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展，都需要使用機(jī)械設(shè)備。而機(jī)械設(shè)備的有效應(yīng)用，是建立在科學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上的，只有進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，使用符合標(biāo)準(zhǔn)的材料，才能保證機(jī)械制造的高品質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展中，要從新型材料的應(yīng)用入手，保障機(jī)械設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量，進(jìn)而確保機(jī)械設(shè)備的安全使用，促進(jìn)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料的類型

1.1 金屬材料

在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，金屬材料的使用比較普遍。在機(jī)械內(nèi)部需要進(jìn)行連接、轉(zhuǎn)軸、受力的功能應(yīng)用過(guò)程中，金屬材料發(fā)揮出獨(dú)特的應(yīng)用效果。金屬材料中，被應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要有鋼、鐵兩種材料應(yīng)用。鋼鐵的強(qiáng)度、韌性較大，在應(yīng)用的過(guò)程中，具有突出的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，我國(guó)鋼鐵的產(chǎn)量豐富，在部分地區(qū)，甚至存在資源過(guò)剩的現(xiàn)象，因此具有成本低的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是，鋼鐵材料的應(yīng)用中，存在高污染、高能耗的現(xiàn)象，需要在原有鋼鐵材料的應(yīng)用基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)新型的金屬材料應(yīng)用，保持機(jī)械材料與環(huán)境之間的平衡關(guān)系。

1.2 高分子材料

高分子材料作為新型材料的主要代表，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要應(yīng)用的有塑料、橡膠、合成纖維等幾種類型。這些高分子的材料，需要在石油的應(yīng)用基礎(chǔ)上形成，在具體的應(yīng)用中，強(qiáng)度沒(méi)有鋼鐵材料大，但是也具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。比如高分子材料的使用，使機(jī)械設(shè)計(jì)的材料來(lái)源更加豐富，隨著工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，現(xiàn)在也被廣泛的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中。高分子材料的應(yīng)用中，需要注意與環(huán)境的關(guān)系。比如使用塑料材料的過(guò)程中，塑料很難降解處理，在大量的聚集使用中，很容易造成對(duì)環(huán)境的影響作用。

1.3 復(fù)合材料

復(fù)合材料的使用，在特殊的環(huán)境、功能上具有應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。在特種設(shè)備的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，復(fù)合材料的應(yīng)用更為廣泛。在當(dāng)前的應(yīng)用中，復(fù)合材料普遍具有質(zhì)量輕、持久耐用、耐熱好用的特點(diǎn)。在機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)軸類的應(yīng)用中，復(fù)合材料的使用，能夠更好的提升設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。在機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸是比較關(guān)鍵的內(nèi)部古城，因此復(fù)合材料的使用，還具有耐腐蝕、耐摩擦、耐高溫的特點(diǎn)，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，也能保證轉(zhuǎn)動(dòng)軸的正常使用。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的應(yīng)用主要使用復(fù)合材料進(jìn)行設(shè)計(jì)使用。另外，使用復(fù)合材料，還能減少設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的噪音、擾動(dòng)等問(wèn)題。

2? 機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料應(yīng)用的原則

2.1 經(jīng)濟(jì)性

機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，選擇使用新型材料，要注意經(jīng)濟(jì)性的原則。機(jī)械設(shè)計(jì)人員，要能夠?qū)Ω鞣N材料的使用性能進(jìn)行充分的掌握，并且結(jié)合具體設(shè)計(jì)產(chǎn)品的要求，制造和裝配等環(huán)節(jié)中，對(duì)材料性能的要求等因素，進(jìn)行材料的綜合選擇。并且在自己的最大能力范圍內(nèi)，總結(jié)各種適用材料的經(jīng)濟(jì)因素，成本高低，對(duì)選擇使用的材料選購(gòu)的數(shù)量、規(guī)格進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，在滿足使用要求的同時(shí)，保證材料的最大使用價(jià)值，并且能夠圓滿完成機(jī)械產(chǎn)品的使用要求，切實(shí)提升機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高該企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

2.2 環(huán)保性

在環(huán)境保護(hù)壓力不斷增大的形勢(shì)中，開(kāi)展機(jī)械設(shè)計(jì)工作要注重對(duì)新材料的使用，遵從環(huán)保性的原則。在環(huán)境保護(hù)的工作中，已經(jīng)形成了相對(duì)完整的法律制度、政策規(guī)定，同時(shí)人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)也在不斷的提高，人們更愿意從環(huán)保的角度開(kāi)展各項(xiàng)生產(chǎn)。因此對(duì)于機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性要求變成了普遍的功能需求，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，自然要對(duì)機(jī)械設(shè)備材料的環(huán)保性能進(jìn)行綜合把握，盡量將材料對(duì)環(huán)境的污染影響降到最小，設(shè)計(jì)出符合環(huán)境保護(hù)要求的機(jī)械設(shè)備，使用節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，保證新型材料的安全使用。

2.3 可持續(xù)性

機(jī)械行業(yè)在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，要注重對(duì)材料的合理選擇，科學(xué)使用。要保證材料的可持續(xù)性。要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，從科學(xué)發(fā)展的角度，結(jié)合機(jī)械設(shè)備的后期使用要求，在完成各種使用功能的同時(shí)，節(jié)約材料的使用成本，在保護(hù)環(huán)境的同事，實(shí)現(xiàn)材料的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)用，要能夠充分的將發(fā)展與科學(xué)相關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)材料的性能進(jìn)行深入的開(kāi)發(fā)，提高機(jī)械性能。另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程紅，還要對(duì)新型材料的突出性能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綜合應(yīng)用，以確保機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3? 機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料應(yīng)用的具體表現(xiàn)

3.1 實(shí)用性材料的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)備的制造過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)一系列的加工工藝，比如需要進(jìn)行切削處理、熱處理、鍛造處理等等，在一系列的生產(chǎn)加工過(guò)程中，為保證設(shè)備生產(chǎn)材料的使用性能，需要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際性能要求，選擇使用具有實(shí)用性的材料。只有具備突出實(shí)用優(yōu)勢(shì)的材料，才能在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的加工過(guò)程中，不會(huì)被加工工藝的應(yīng)用改變性能，即使被加工成各種各樣的零部件之后，依然能夠保持原有的實(shí)用性，并保障機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，安全使用。

3.2 載荷型材料的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造的過(guò)程中，材料失效的現(xiàn)象普遍存在。材料失效，主要是因?yàn)椴牧系妮d荷性能有限。因此，需要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)載荷型材料的使用，在對(duì)其性能進(jìn)行綜合了解的基礎(chǔ)上科學(xué)選擇，保障這些材料的安全使用。另外，還要對(duì)載荷材料的荷載要求進(jìn)行注意，要能夠保證機(jī)械設(shè)備在后期的應(yīng)用過(guò)程中，符合相關(guān)的使用標(biāo)準(zhǔn)。只有選擇使用了符合標(biāo)準(zhǔn)的載荷材料，才能更好的減少材料失效現(xiàn)象，保證機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能與實(shí)用性能相一致。

3.3 合金材料的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要對(duì)合金材料、碳鋼材料的選擇應(yīng)用進(jìn)行關(guān)注。這些材料在應(yīng)用的過(guò)程中，具有價(jià)格便宜、生產(chǎn)方便、適用性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，碳素鋼的材料應(yīng)用，韌性和強(qiáng)度具有一定的局限性，需要根據(jù)實(shí)際的機(jī)械設(shè)備性能要求進(jìn)行綜合選擇使用。而合金材料的使用，能夠有效的改善碳素鋼材料的不足，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)于零部件的設(shè)計(jì)，可以充分的應(yīng)用合金材料的耐磨性優(yōu)勢(shì)，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最佳使用效果。

3.4 無(wú)毒害材料的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，材料的選擇應(yīng)用普遍具有傷害性。比如化學(xué)材料的使用，對(duì)人體具有一定的危害影響，同時(shí)對(duì)自然環(huán)境，也具有一定的破壞性。在開(kāi)展機(jī)械設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，要注重使用無(wú)毒害材料的應(yīng)用，從而將材料的影響作用降到最低，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，還減少了對(duì)人的傷害。另外，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的開(kāi)展中，要將綠色環(huán)保的理念融合在設(shè)計(jì)過(guò)程中，從材料的選擇，到后期的生產(chǎn)加工，都要確保減少使用毒害材料，減少化學(xué)材料、放射性材料的使用。

3.5 可回收材料的應(yīng)用

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，金屬材料，是一種不可再生的資源，在設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中，一旦使用，將不能被有效的回收和重復(fù)利用，存在著能源損耗大的現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要選擇使用能夠可回收的材料，與生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展理念相一致，不斷的提高材料的循環(huán)使用效率，不僅減少了對(duì)材料的浪費(fèi)現(xiàn)象，還能更好的控制材料的使用成本，提供企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保證機(jī)械行業(yè)的健康發(fā)展。

4? 機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料應(yīng)用的保障措施

為更好的保證機(jī)械材料的應(yīng)用性能，需要在具體的設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，做好以下三點(diǎn)保障措施：

4.1 按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，涉及的環(huán)節(jié)較多，不僅有主要的零部件，還有各種零部件，因此在進(jìn)行材料選擇應(yīng)用的過(guò)程中，要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。如果在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不注意結(jié)合具體的設(shè)計(jì)要求，后期的使用要求，過(guò)度的選擇使用一種材料，很有可能會(huì)造成在后期的應(yīng)用中，部分零部件、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的使用壽命受到影響的問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，要注意不同材料的使用性能，對(duì)不同材料的應(yīng)用環(huán)境要求熟悉了解，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候需要借助于實(shí)驗(yàn)的方式，進(jìn)一步的檢驗(yàn)材料的性能。并在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)材料的性能變化規(guī)律進(jìn)行觀察，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，最大的保證材料的性能穩(wěn)定應(yīng)用。

4.2 注意材料的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用

為保證材料的有效應(yīng)用，要對(duì)材料的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行明確。首先，設(shè)計(jì)人員要能夠?qū)Σ牧系奈锢硇阅苓M(jìn)行充分的分析應(yīng)用。比如對(duì)材料使用過(guò)程中的粘度、熔點(diǎn)、磁性能、傳熱性能等等，進(jìn)行充分的分析，并保證其合理的使用。其次，要對(duì)材料的延伸性能進(jìn)行充分的分析。比如要根據(jù)實(shí)際的使用環(huán)境，對(duì)材料在不同環(huán)境中的變化情況進(jìn)行分析，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。最后，要對(duì)材料的化學(xué)性能進(jìn)行分析。比如對(duì)材料的可燃性、腐蝕性、氧化性等特點(diǎn)進(jìn)行分析，保證在特殊設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)化學(xué)性能的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綜合應(yīng)用，發(fā)揮出材料的最佳使用效果。

4.3 加強(qiáng)工藝處理方法的提高

在保證材料高效應(yīng)用的工程中，還要注意加強(qiáng)工藝處理方法的不斷提高。機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的過(guò)程中，生產(chǎn)加工的過(guò)程中，會(huì)對(duì)材料使用不同的工藝進(jìn)行處理。比如需要對(duì)材料進(jìn)行加熱鍛造處理、焊接處理、等等，在不同的處理過(guò)程中，各種工藝手段的應(yīng)用，對(duì)材料都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，尤其是在高溫高熱的加工處理中，材料的性能會(huì)發(fā)生不同的改變。通過(guò)對(duì)工藝處理方法的提高，將加工工藝的影響作用降到最低，最大化的保證材料的穩(wěn)定性能。

5? 結(jié)語(yǔ)

總之，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，新型材料的應(yīng)用，要符合環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可持續(xù)性的原則，并且要按照具體的設(shè)計(jì)要求選擇材料，對(duì)新材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行發(fā)揮，從加強(qiáng)工藝處理的方法提升等手段中，確保新型材料的有效應(yīng)用，機(jī)械設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，提高機(jī)械設(shè)備的高水平生產(chǎn)制造，提升機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)事業(yè)的更高水平進(jìn)步。

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