關于機械設計中的材料選擇和應用研究

黃康貴

摘 要：社會經濟正在以迅雷不及掩耳之勢突飛猛進，機械設計的發展遠不能僅僅停留在原地，尤其是其中對材料的選擇與應用，這對于機械行業來說至關重要。從前，機械設計注重的是材料是否耐磨、是否抗壓、腐蝕性如何等等。但是，隨著經濟發展要求的變化，機械設計材料選擇在環保性、經濟性等方面也有了一定要求。因此，本文立足于此開展討論與分析。

關鍵詞：機械設計；材料，選擇；應用

在城市化發展進程中，機械行業發揮了舉足輕重的作用，而機械設計是機械行業的重點內容。在機械設計中，選擇適當的材料，然后應用在適當的領域是一項基礎工作，但是對于整個機械行業來說起著重要作用。

因此，機械設計一定要在材料的選擇與應用方面加強重視，這對于我國未來經濟發展產生重要影響。

一、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。

二、機械設計在材料選擇與應用方面應該重視的問題

（一）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。

（二）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。

（三）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。

三、機械設計中如何進行材料選擇與應用

（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

（五）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。

綜上所述，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。

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