化工機械設計中材料的選擇探討

張兆峰

青島華拓科技有限公司

化工機械設計中材料的選擇探討

張兆峰

青島華拓科技有限公司

隨著社會生產力的發展，化學工業的生產進入到一個全面發展時期。材料的選擇和使用是屬于其基本內容之一，會對機械行業的整體發展產生重要影響。石油化工設備的設計中，其材料的選擇會對設備質量造成極大的影響。因此，在化工機械設計過程中，選擇優質且合適的材料至關重要。基于此，文章就化工機械設計中材料的選擇進行簡要的分析，希望可以提供一個有效的借鑒，從而更好的促進化工機械設計水平的提升。

化工機械設計；材料選擇；措施

1.機械設計選材的重要性

機械行業在我國發展速度逐漸提升，大規模的生產使得原材料的消耗量也在不斷加大，原材料的選用對機械生產質量、機械性能、機械使用壽命的影響非常大。原材料作為機械的主體，在機械設計環節中，就需要針對選材方面做好相應的計劃與方案。而在如今資源損耗量越來越大的環境中，可使用資源已經呈逐漸減少的狀態發展，機械生產又是有著大量資源消耗的特點，原材料供不應求的局面直接制約了機械事業發展。如何才能夠保證選材適當，首先要對機械產品生產后的使用性能、用途、范圍等進行綜合考慮，并結合實際需要進行機械原理設計，其中新型材料的選用就是考慮內容之一。

2.機械設計中材料的選擇和應用

2.1 實用性機械材料的選擇

應用實用性材料是促進機械生產后可被全面投入使用以及是使用價值高的關鍵，因此在材料選擇過程中，對材料的實用性應加強考慮。機械生產過程中，每一個加工環節都會涉及到材料的使用，而對材料的選擇則需要根據工藝要求以及生產需要進行材料特征、材料性質等方面的考慮，要保證材料特性能夠與鑄造、焊接等工藝要求相符，確保每一種零件加工都能與設計要求完全相符，同時機械產品生產對外觀的要求也比較嚴格，因此，零件加工前就要對加工材料的強度、硬度、耐磨等性能綜合考慮，并結合外觀加工需要，選擇合適的材料。

2.2 載荷類型機械材料的選擇應用

材料失效情況在機械設計加工中是比較常見的現象，而這種情況的發生也會對機械企業造成一定的經濟損失。材料失效會導致機械生產過程中斷，也會導致機械生產后的使用過程中機械結構無法正常運行，根據對材料失效的原因研究發現，絕大部分失效的材料其負荷能力都非常低，不符合材料應用要求，因此在機械設計中材料的選擇與應用要對材料的荷載能力采用相關的實驗手段進行測算，材料荷載能力保證與設計要求、使用要求完全吻合的情況下，才可投入使用。

2.3 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。

2.4 合金鋼與碳素鋼

目前，在機械設計中，碳素鋼是屬于常用的材料之一。該材料在加工方面，其工藝高，最主要的是價格親民，但在運用角度上，對機械設計還是有局限性的。其強度弱、韌性不理想，使得無法在中等形狀或大于中等形狀相關零件中投入使用。而相關研究人員為了更好地對該缺點進行彌補、處理，則就在其中加入了一些合金元素，成為“合金鋼”，這在某種程度上對材料的強度和韌性進行提升，產生了滲透性的效果，還在材料的耐磨性方面有了一定加強。通常狀況下，為了對零件淬火、后有破裂紋的現象進行預防，需對合金鋼給予適宜選取。因為這可以降低資源浪費度，還可以讓零部件在某種狀況下具有一定保障。

3.在化工機械的設計過程中材料選擇的注意事項

3.1 經濟性與實用性相結合，合理應用機械材料

針對化工機械設計材料的運用，首先要遵循經濟性與實用性相結合的原則，為化工機械的設計奠定基礎。材料運用的經濟性與實用性的統一，需要充分考慮到兩個方面的內容。

一是應用于機械設計中的材料要按照零部件的加工工藝標準，機械加工過程中所要使用的工藝技術也有多個種類，如切削工藝、鑄造工藝、焊接工藝等，不同的工藝技術對材料的運用要求也是不同的，比如說切削工藝要求材料的應用符合切削工藝可操作性特征，因此，在材料的應用過程中要在工藝技術不同要求的基礎上合理使用。

二是需要強調材料應用中的經濟性，在化工機械設計過程中，在保障各項材料符合工藝要求的前提之下，科學合理地對材料加工成本進行有效的控制，從而為后續工作的順利開展奠定基礎。

3.2 環保性與節能性相結合，減少機械材料的損耗

針對化工機械設計材料的運用，需要在使用的過程中遵循環保性與節能性相結合的原則，從而有效提高資源利用率。隨著我國經濟的快速發展，不斷增長的經濟與不斷消耗的資源成為主要的一組矛盾，如果一味地追求經濟效益，勢必會給社會的發展帶來不利的結果，因此，對于化工機械設計材料的選擇，不僅要考慮到對環境的保護，也要考慮到成本的輸出。在化工機械的設計過程中，做到環保性與節能性的統一，有利于促進我國生態環境社會的發展和建設，也是可持續發展對化工機械設計工作所提出的新要求。比如說，在機械設計鑄件的環節中，就需要充分考慮這一環節所使用到的材料在環保方面的問題，在環保觀念下盡可能地合理使用材料，在最大程度上節約原材料和成本，減少不必要的能源消耗，從而做好化工機械設計工作。

綜上，化工生產中其設備是保證整個生產的基本要素。而設備的質量對生產安全、生產效益等多個方面都具有一定的影響。因此，在機械設計中，對材料的選擇與應用都需要認真考慮，以實用性強、載荷性強、低消耗、無害、可回收的機械材料為主選材料，更好的實現材料節約利用、有價值應用。

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