機械設計中的材料的選擇和應用分析

■呂玉磊 ■河南豫晨建筑工程有限公司，河南 鄭州 450000

材料的選擇和應用是機械設計中的重點問題，材料的好壞直接影響機械設計的質量和功能，而當下資源緊缺的機械設計環境使得應用開發新型機械設計材料成為重要的發展方向。對于機械設計中材料的選擇和應用，必須堅持可持續發展的原則，在注重材料質量的基礎上，選擇經濟性高、綠色環保型的新型材料。保證機械設計達到工業需求的同時，堅持可持續發展策略，實現工業機械設計合理化選材和應用。

1 機械設計選材的重要意義

隨著全球經濟一體化發展，城市建設機械化規模的持續擴大，機械工程行業正逐漸在國民經濟發展眾占據越來越關鍵的地位。機械工程行業的飛躍式發展，經濟效益的不斷提升，給我過市場經濟主導的國民經濟發展帶來的巨大的保障。在機械工程行業突飛猛進的今天，日益消耗的機械原材料成為我國較為突出的資源損耗。當前很多機械設計原材料已經消耗過度，無法滿足對機械設計加工的持續供應。從科學發展觀出發，實現機械設計選材的經濟性、綠色環保性生態發展勢在必行。

相關科研學者提出，在機械設計的選材應用工作中，必須更加重視材料選擇的合理性，充分利用好每一份機械材料資源，對機械設計結構、功能作出最為綜合的評價，結合現代材料資源條件，選擇合理的機械設計材料實現機械工程應用發展。在機械設計選材應用過程中需要著重關注的各個要點內容成為未來機械工程可持續發展的必然焦點。

2 在機械工程設計中設計材料的選擇和應用應注意的事項

2.1 注重選材的經濟性與適用性

在機械工程設計中對于材料的選擇應用首先需要關注的就是材料的適用性和經濟性。對于機械設計人員來講，需要對整個機械設計涉及的鑄造工藝、生產工藝，裝配工藝和焊接工藝等進行綜合性分析，結合實際設計需求選擇低價值、高質量的經濟適用型機械材料。從而最大程度上開發材料的使用價值，保證材料契合設計需求，在機械設計中發揮出應有的材料功能。比如，在機械鑄造工藝中需要保正材料具備良好的吸氣性、收縮性、偏折性和流動性;而在鍛造工藝中則要求材料必須具備較好的沖壓性、可鍛性、冷鐓性和斷后冷卻性;焊接工藝對材料的適用性和敏感性要求較高。機械加工材料的不同特性為機械設計工藝提供了不同的材料選擇，在保證滿足工藝需求的前提下，把握好工藝需求材料的各種特性，合理化選擇材料才是機械工程發展的正確方向。在注重了機械設計材料的適用性后，還需要根據工程預算合理考慮設計材料的經濟性。既要做到選材的質量要求達標，也要保證經濟實惠的材料價格選擇。而對于可循環利用的機械材料，在整個機械設計中應當循環利用，降低資源消耗，減少機械設計成本，提高整體的經濟效益。

2.2 注重選材的節能性和環保性

節能環保這一話題在當今時代的社會可持續發展中占據一定的地位，隨著社會經濟的發展，科學技術的進步迅速，資源的消耗與破壞愈演愈烈，直接影響著環境問題的發展。現如今，人們的經濟環保意識逐漸加強，環境保護成為社會熱議的焦點話題。環境破壞與資源消耗成為環保問題中的重點環節，社會的可持續性發展策略必須嚴格控制生產資源的過度消耗。因此，在我國的機械化發展進程中，機械設計選材的節能性和環保性十分重要。機械設計人員必須堅持國家的可持續發展策略，這設計過程中盡可能在保障設計需求的前提下選用低能耗、低污染的工程材料，采用合理設計、合理選材，節約不可再生資源的應用，實現資源利用高效性發展。

2.3 選材的可持續性發展

在機械設計選材的全過程遵循可持續性發展戰略，重點關注機械工程設計的可持續性發展。從設計需求出發，充分挖掘應用材料潛力，結合材料特性，針對性實現設計應用。

3 機械設計中材料的選擇和應用

在機械設計工程中，對于材料的選擇和應用，必須滿足機械工程設計需求，同時還要考慮材料的特性、功能和資源供應可靠性。以下針對接卸材料特性，對機械設計選材應用進行分析。

3.1 實用性機械材料的選擇應用

在機械設計中對于材料的選擇應用需要首先考慮機械材料的實用性。在機械設計中，材料的應用通常需要根據設計工藝指標進行合理鑄造、加工、切削、熱處理等。而這些工藝對材料特征的要求比較嚴格，針對不同工藝，必須選擇滿足工藝要求的特性材料，在保證生產需求的前提下，確保零件加工符合設計需求。零件的加工需要考慮材料的強度和耐磨性能，同時對于材料加工后的外觀上很可能存在特殊要求，這就需要更具不同的零件需求特征，選擇合理的加工材料，滿足加工需求。

3.2 載荷類型機械材料的選擇應用

機械設計加工過程中，機械材料可能會出現失效現象，而在機械零件被應用到機械運行狀態時，也可能出現抑制失效問題，這些情況都是由于設計選擇的材料在負荷能力上存在差異導致的。為了有效保證機械設計正常應用，這就需要嚴格掌控機械設計材料的選擇應用。選材時必須重點估算材料的荷載能力，結合設計需求，合理選擇性價比高的綜合荷載能力強的優質材料。

3.3 低消耗機械材料的選擇應用

我國可持續性發展戰略應用在各行各業，對于機械設計來講，可持續性發展就必須保證設計選材和應用的低消耗、無污染特性。在機械設計中，對材料的加工處理也需要注意低消耗和環保方式和方法。在機械加工處理工種，熱處理是目前對機械材料使用壽命和性能損壞影響最大的加工工藝，而且這種加工工藝還會對環境造成重大污染。所以盡量規避熱處理加工工藝，在機械設計中可選擇冷、熱軋狀態下材料性能發揮較好的材料。如果無法避免熱處理加工，則選用處理流程簡便的材料，這樣就可以降低消耗和減小污染。

3.4 無害機械材料的選擇應用

在機械設計加工中，很多材料可能回帶來一定的危險元素，比如Ni元素。這類元素不僅污染環境，還會對人體造成永久性傷害。所以需要在選擇機械材料時，注意對材料的檢測，避免有害材料混入其中，被應用到機械設備里。

3.5 可回收機械材料的選擇應用

機械設計中相當一本分零件都是金屬制成，而金屬的產量有限，隨著機械化建設的消耗，已經越來越稀薄，這也使機械化發展受到限制。鋼材的應用在機械設計中比較常見，而鋼材類型眾多，對于回收工作帶來一定的困難。不同類型金屬元素混合，導致回收工作中浪費材料。所以，在保證機械工程行業可持續發展的同時，必須保證選取可回收循環利用的機械加工材料。

4 總結

隨著當代科學技術的進步和我國社會主義經濟建設的蓬勃發展，我國工業機械化建設不斷取得新突破，而伴隨著機械化建設發展出現的就是機械原材料的過量消耗和浪費。為了降低機械材料的過量消耗和浪費，合理選擇和利用材料成為當下機械設計的可持續發展方向。充分分析設計需求和材料特征，合理利用經濟性、綠色無污染、安全環保的新型機械加工材料，已經成為機械化發展的必然趨勢。

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［2］李冠效，雷長貴.機械設計中的材料的選擇和應用解析［J］.硅谷，2014(2):86－87.

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