解析機械設計中材料的選擇和應用

魯宏洲

濟鋼集團有限公司

?

解析機械設計中材料的選擇和應用

魯宏洲

濟鋼集團有限公司

隨著機械設備需求量的不斷增加以及機械設備使用概率的不斷提升，使得人們對機械設備質量和功能的要求也越來越高，因此做好機械設計工作對于機械設備企業來說具有十分重要的意義.

機械設計；材料選擇；應用

前言

機械行業和我們的生活是密不可分的，二者之間的關系是相互促進的.機械行業的發展推動經濟的發展，使人們的生活更加現代化，而在現代化的生活背景下，科學水平日益進步，從而又推動機械行業的進步.機械設計是機械生產的第一步，它直接影響到機械的使用性能.機械設計是在人力、物力、制造成本等多種限制條件下，做出最佳設計方案，讓機械能夠處于最佳的運行狀態.隨著機械行業的逐漸發展，對機械材料的要求也越來越高.合理的材料選擇和應用不僅可以提高機械運轉性能，還能保證材料的合理使用。

1 機械設計材料選擇的重要性

全球經濟一體化快速發展，城市建設不斷加快，對于機械方面的要求就越來越高，在我國的國民經濟發展中，機械行業所占比重也在相應提高。但是，機械行業存在的原材料消耗問題、污染環境問題、不安全問題等阻礙著整個行業的發展，對我國發展持續性經濟產生不利影響，因此，機械設計在材料選擇與應用方面要不斷進步和改革，從科學的角度出發，提升材料選擇的實用性、經濟性和科學性。相關學者提出，機械設計在材料選擇的時候首先應該考慮的是合理性，在進行機械設計的時候，應該充分做好整機械的結構設計、功能設計，讓每一項機械原材料得到最有效的利用。

2 機械設計在材料選擇與應用方面應該重視的問題

2.1 立足科學發展觀

機械設計在材料的選擇與應用方面首先應該立足科學發展觀。機械設計一方面要讓機械設備發揮最大使用功效，另一方面還要節約材料和能源，讓資源得到合理配置。只有科學地選擇材料和應用材料才能使機械材料與環境、社會、經濟協和發展，從而創造一個可持續發展的社會。

2.2 注重環保性與節能性

機械設計在選擇材料的時候一定要考慮材料是否環保、是否節能。雖然我國經濟發展速度很快，但是其中存在的問題卻非常突出，例如資源消耗，能源浪費，環境污染，不可再生資源枯竭等等，這一系列負面影響對我國經濟長久發展極為不利。因此，機械設計未來發展方向一定要是節能環保的，再也不能以損害人類生存環境為代價。

2.3 重視實用性與經濟性

機械設計材料選擇與應用的另一考慮因素就是實用、經濟。要想選擇最實用、最經濟的材料一定要對材料的特性、工藝充分了解。首先，考慮選擇材料的實用性，機械設計中要涉及到各種復雜的工藝，例如焊接、鑄造、切割等，而不同的工藝在材料性質方面具有不同的要求，如果其中一種材料需要進行多次加工和處理，那么，其他的工藝對此材料也必要達到要求，否則，整個機械設計的質量都會受到影響。其次，考慮選擇材料的經濟性，主要指的是進行機械設計的時候要注重原材料的成本，以及材料加工的成本。因此，對于機械設計來說，選擇材料的時候一定要選擇經濟實用的，從綜合的角度出發，進行科學合理的選擇。

3 機械設計中材料選擇與應用

3.1 實用性材料

在機械設計中，材料的選擇以實用性為第一考慮要點。主要原因在于：第一，機械材料的主要作用就是滿足工藝生產的需要，例如需要進行材料的切割、鍛造等，因此，在選擇材料的時候要在其使用范圍選擇可操作的，這樣才能達到生產的目的。第二，零件不同所選擇的材料性能也有所不同，尤其是在材料的強度、韌性、耐磨程度方面存在差異，甚至還有些零件對外觀的要求比較嚴格。因此，機械設計材料選擇應用首先考慮的就是材料的實用性問題。

3.2 載荷類型的材料

在機械設計過程中，有時候會出現材料用不了和達不到要求的現象，主要原因在于材料的外在負荷能力太弱。另外，還有的材料在機械正常運轉的情況下出現卡殼、抑制的情況，其實這也是由于負荷方面出了問題。

3.3 消耗較低的材料

在很長一段時間中，機械設計的材料選擇在能源和資源消耗方面都較大，對社會、環境發展不利。因此，為了實現我國經濟社會的可持續發展，在選材方面要注重選擇一些耗能較低、污染較少的材料。

首先，盡最大限度避免選擇一些需要進行熱處理的材料。原因在于，材料在進行熱處理過程中會導致材料壽命大大減短，影響其性能發揮。另外，還對社會環境造成污染。因此，機械設計選擇材料的時候盡量選擇進行熱軋或者冷軋的工藝處理方式。其次，如果實在難以避免材料的熱處理，這時選擇不需要多次進行處理的材料。在機械設計選材的時候選擇耗能較低的材料是促進機械行業持續發展的重要舉措。

3.4 危害較少的材料

經濟發展步伐加快，人們生活水平提高，對于機械設計材料的要求也更高。在機械設計中，有一部分材料不僅對人體產生危害，對環境也會造成很大污染。因此，機械設計的材料選擇首先要進行監測，防止將有害材料應用于機械之中，從而對人體和環境造成危害。

3.5 可循環利用的材料

機械設計中，應用的材料90%以上都是金屬的。金屬是一種非常有限的資源，所以，如果機械行業不能有效利用金屬能源，將影響未來的可持續發展。人類對于金屬材料的應用非常熱衷，比如，機械材料中鋼的種類就有100多種。因此，在機械設計中要注重材料的循環利用，避免資源浪費。

4 機械設計材料選擇和應用的建議

4.1 兼顧經濟與使用性能的統一

機械設計的過程中，需要對設計的設備進行有效的估算，對其需要承受的載荷進行充分的推算，這些推算的結論為選擇材料的科學性、合理性提供必要的依據。因為材料性能遠遠超出使用上限的時候，將大大延長機械的使用壽命，造成材料選擇的浪費，企業在生產這種材料的時候成本將大大提高，需要考慮其材料的經濟性與使用性能的統一，只要滿足機械使用要求的材料性能即可，這樣可以大大降低材料的經濟成本，提高產品的市場競爭力。

4.2 兼顧集約性與使用性能的統一

現代社會的集約化發展趨勢不斷明顯，需要企業也實現粗放型發展戰略的轉變，實現集約化的發展方式，其中的一個重要表現就是材料選擇需要體現集約化的要求，不選擇那些沒有實際應用性的性能，因為這些用不著的性能只能增加材料的加工、處理的成本，這樣就需要不斷在集約化發展的道路上考慮材料的使用性能保證。只要可以實現材料使用性能的有效保證，可以大大降低材料的加工、處理的集約化發展。省去、兼并多余的加工工藝。

5 結束語

總而言之，機械設計在機械行業中具有重要作用，材料選擇尤其應該受到重視，機械設計的材料選擇與應用一定要從行業、社會、經濟的可持續發展角度出發，一方面滿足經濟社會生產需要，另一方面要考慮材料的實用性、環保性、經濟性，減少社會污染、能源消耗。只有對材料性能進行綜合評估，才能滿足機械行業長遠發展。

［1］趙忠國.機械設計中的材料的選擇和應用［J］.科技風，2011，（17）.［2］施衛.機械設計中的材料的選擇和應用［J］.黑龍江科技信息，2014，33：3.

［3］賈愛華.關于機械設計中的材料的選擇應用［J］.化工管理，2015，14：120.