機械設計中的材料的選擇及使用

張紅武

摘 要：隨著工業化加快發展的進程，全球的經濟建設總體呈現快速發展的局面。而機械設計作為許多行業發展的基礎條件，它的發展已然成為了當今經濟發展的重要前提。企業在發展的過程總應該重點提高和改進機械設計方案，進而使機械化生產進程更為顯著。而從整體發展來說，機械材料的選擇作為機械設計中最關鍵的因素，它的質量好壞會直接制約機械設計產品的質量和它在相對應產業的創新和應用。本文從機械設計中材料的選擇和使用方面做了具體闡述。

關鍵詞：機械設計 材料的選擇 材料的使用

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0022-02

1 機械設計中的材料選取和運用的重要性

在我國經濟的快速發展的大背景下，每行每業都得到了飛速發展。但發展的同時也凸顯出了資源緊缺的問題，特別是機械設備，還要制造機械設備的材料都出現了缺口，致使機械材料的生產制造出現了供需矛盾失衡的問題。運用科學的方法選取合適的機械材料，會進一步提升機械設備的生產效率，究其原因，是因為合適的機械材料可以提升機械設備的精準度和使用壽命。因而，在機械設計中進行材料的選用，首先要確保選擇的經濟實用性，同時還要確保不會因為材料選擇不當引發其他問題。

在資源匱乏的大環境下，由于機械生產對機械設備的需求越來越大，導致很多無法再生的機械材料被人們大量的收集運用，致使這其中的很多材料都演變成了稀缺的資源了。基于以上問題，我們應在符合我國發展國情的前提下，制定機械設計材料的使用原則，并對稀缺原材料開采行為加以規范。在處理這些棘手的資源緊缺問題時候，我們在保護資源環境的同時，還要精準地把控機械設計行業的發展的前景。因而合理科學地選擇機械材料在對機械設計起到了重要的推動作用。

2 機械設計中選材的分類

2.1 金屬種類材料的選擇

金屬種類材料的高硬度和低成本是它得以廣泛應用的最大優勢就，它的特性能夠滿足機械設計中的每一個節點設計，被廣泛應用到了各個生產制造的領域，尤其是把兩種金屬相互混合而成的合金，它優秀的特性在機械加工發揮著重大的作用。所以大多數機械制造加工過程中都選用金屬種類的材料，甚至在一些機械加工過程中全部使用金屬材料，使用率接近百分百。這就使得金屬材料的選擇尤為重要，金屬種類的材料的選擇我國機械加工行業當中是占據了主導地位。

2.2 陶瓷類材料的選擇

硬度高、密度低以及耐腐蝕是陶瓷類材料的最大特點，它主要由氮化硅和碳化硅兩種化學成分組成。在機械制造的過程中，一般陶瓷類材料會被應用到密封性強的元件來使用。但陶瓷類材料的不足之處在于成本高、極易碎和脆性高，所以在選用陶瓷產品時要根據實際需要來進行綜合考慮。

2.3 高分子類材料的選擇

高分子類的材料就是一種像合成纖維的材料被。而高分子類材料來源是比較廣的，從多個領域都能收集到高分子的材料。高分子材料的最大有點就是對能源消耗少，來源廣，有的甚至能從天然氣中提取出來，進而促使高分子類材料在機械設計中的應用還是很廣泛的。

2.4 復合型材料的選擇

復合型材料就是通過化學或物理方式將兩種或者兩種之上的材料相互融合，而得到的產物。復合型材料的種類豐富，且每種材料性能都有其自身的優勢。在機械加工過程中，可根據不同的施工要求和性能要求，選用合適的復合型材料，復合型材料因其種類繁多，性能各異的優勢被廣泛應用到機械加工的過程中，意義顯著。

3 機械設計中材料的選擇和應用

3.1 功能性材料的選擇

在進行機械設計的時，在進行材料選擇的過程中，一定要了解每種零部件所具有的功能要求，而后依據這些個性化要求來合理選擇性價比高的機械材料。因為每種材料的特性是不同的，只有了解了所需零部件的功能要求，才能準確地根據材料性能的不同進行選擇，實現材料在不同零部件位置上的合理運用，比如：有的零件要用到支撐力相對較強的位置，就需要材料的具備一定的硬度；而一些零件則需要用在耐磨性能要求較高的地方，就需要材料要耐磨；還有一些零件是外觀件，這就對材料的外觀有著更高的要求。

3.2 碳素鋼與合金鋼的選擇

碳素鋼是機械設計所用到的金屬材料中使用最廣泛的了。碳素鋼的特點是加工工藝簡單，而且成本較低。但他同時還有一些缺點存在，就是韌性較差，強度較低，致使它的使用范圍有一定的局限性，不可以用作加工尺寸較大的零件。而另外一種金屬材料合金鋼的出現就解決了這個問題，研究人員在碳素鋼制作的過程中添加合金元素，研制出一種合金鋼，它提高了碳素鋼的韌性和強度的同時，還提高了材料的耐磨性。

3.3 低消耗材料的選擇和應用

為了促進機械行業的可持續發展，就要去在在機械設備材料的選擇和應用過程中，要盡可能地挑選節能環保性型材料。如某些機械的使用環境會比較惡劣，就要去材料的防腐性能較強一些，而一些生產廠家為了節約成本會選擇不銹鋼或塑料材質的材料，或者是通過噴涂的方式來達到防腐效果，但這種方式對環境的污染是非常大的，制約了行業的可持續發展。因而正確的做法是選擇自身具備防腐性能的材料來進行機械制造，在生產的同時做到保護環境。另外還有一些材料的自身性能比較差，需通過熱處理的方式來提升它的性能，但是熱處理工序也會污染到環境，所以在選取此種材料的時候，要盡量選擇不用進行熱處理工序的材料。

4 材料選擇及使用時需要注意的問題

4.1 經濟性與實用性相結合

在進行材料綜合性選擇時，就要同時考慮材料的實用性與經濟性問題，在對兩方面意義進行綜合評定后，選取性價比高的方案來進行選材。就實用性而言，不同的加工工藝都會使得材料在使用要求上發生不同，例如：焊接要求機械材料焊接處滿足焊接的敏感性以及性能要求；而就經濟性而言，不同的材料在成本構成上也有著不同之處，根據設計需要，選擇適合自身的材料才能最大程度上實現機械生產的科學合理化。

4.2 綠色環保的問題

在選用機械設計材料時，我們應保證材料符合國家環保標準。就近幾年我國經濟與環境的發展現狀而言，社會經濟的快速發展是以犧牲環境為代價的。目前世界各國的不可再生資源越來越少，接近枯竭，環境污染的不斷加劇急劇威脅著大自然的壽命。所以，在選用機械材料的過程中，應秉承綠色制造的技術理念，最大程度的節約資源，為環境貢獻我們機械設計人員的力量。

5 結語

隨著我國現代進程的不斷加快，科技發展更加迅速，進而機械設計領域也得到了不錯的創新發展。而機械材料的選用作為機械行業的首要前提條件，它的發展創新對機械行業的健康發展有著重要的意義。尤其是在進行節能環保型的機械材料選擇的時候，一方面要求選擇的材料滿足機械設計的需求；另一方面還要求選擇的材料符合可持續發展的規律，因而機械設計中對材料進行正確的選擇和使用對我國機械加工業具有積極得作用。

參考文獻

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