機械設計中材料的選擇和應用分析

宋國強 郭鑫

摘要：當前，我國經濟飛速發展，機械設計產業日益繁榮。機械制造業領域涉及到很多環節和眾多工序，而機械設計則關系著機械產品最終的應用范圍，機械材料的選用關系著整個機械設備的質量、安全以及壽命，所以機械設計材料的選用必須放在重要地位，必須引起設計者和建造者的高度重視。

關鍵詞：機械設計;材料;選擇;應用;分析

引言

在改革開放以來，我國和世界各國的聯系越來越緊密，我國重工業和輕工業呈現飛速發展的狀態，推動著機械制造業的發展。而在機械制造業的發展當中，機械設備材料的選用起著關鍵性作用，對于機械的性能和壽命有著重要的影響。眾所周知，材料選擇得是否合理、科學對于機械產品的性能以及質量有著直接聯系。同時，面對競爭如此激烈的市場環境，為了提升機械產品的性價比，機械制造企業必須要對材料的選擇和應用方面予以關注，以此來提升所設計的機械產品的競爭優勢。本文所探討的主要內容就是機械設計中材料的選擇和應用分析。

1機械設計中材料選擇的重要意義

通常來講，材料對于整個機械產品的性能、質量等方面有著至關重要的作用，所以材料選擇是整個機械設計過程找那個的核心。此外，材料選擇的是否合理，將對機械產品的功能發揮有著顯著影響?，F階段，為了更好地保護我國資源，提升資源的利用效率，需要在機械設計過程中，秉持可持續的原則來完成材料的選取，并對材料的質量以及經濟性等方面予以著重考慮，以此來確保我國機械制造產業可以有序發展。另外，在經濟全球化飛速發展的今天，對于機械產品的需求逐步擴大，因此，要以保證機械產品的性能以及質量為基礎，注重選擇更加經濟、環保的材料應用到機械產品中，以此來推動我國機械制造領域可以在新形勢下獲得更廣闊的發展空間。

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用

通常來講，機械產品在制造出來前，需要經過一系列的工藝，例如，切削、熱處理以及鍛造等，所以為了保證材料在經過相應的工藝后其性能依然滿足機械產品的使用要求，則需要在機械設計過程中，注重選用實用性的機械材料，以此來確保機械零件在加工以及今后使用方面的種種要求。因此，在機械設計時，需要對機械材料的實用性予以著重考慮，確保材料可以滿足機械加工以及機械產品使用等方面的要求。

2.2載荷型材料選用

在實際機械設計加工過程中，材料失效問題會偶爾出現，導致失效問題的原因大多數是與材料的載荷能力有限所引起的。因此，為了避免材料失效在機械設計加工階段的出現，確保機械產品具備出色的使用性，需要在機械設計過程中對載荷型材料予以有針對性的選擇，并且設計人員要對載荷型材料的基本性能以及特點有著詳盡的了解，以確保材料的荷載能力滿足機械產品的加工與使用要求。

2.3低能耗材料的選用

隨著我國對于環境保護力度的加大，各行各業均更加注重對低耗能材料的選用。其中，對于機械設計而言，設計人員也要及時更新設計觀念，拋棄傳統設計理念的束縛，在今后機械設計工作中，同樣以滿足機械產品的性能以及使用為基礎，加大對無污染、低能耗材料的選擇力度，以此來進一步提升所設計機械產品的環保性，這同樣也與機械制造領域今后的發展方向相一致。

2.4無害機械材料的選用

很多機械設計中的材料都有危險元素，Ni元素就是比較典型的一種。這類元素對環境有污染作用，甚至對人造成永久性傷害。因此在材料選擇時，應避免材料帶有有害物質，以保證機械產品的使用安全。

2.5可回收材料的選用

金屬材料作為不可再生能源，其在機械產品中所占的比例較為顯著，并且不利于回收利用。這無疑也與我國生態環境資源可持續發展的目標相違背。因此，為了進一步提升資源利用效率，需要設計者在加大對可回收材料的選擇，以此來避免材料的浪費，提升材料的利用率，同時也可保證行業的發展可持續性。

3針對機械設計材料選擇的應用情況提出的相關解決措施

3.1堅持具體問題具體分析，立足于設計要求

在機械設計活動當中涉及到的零件種類繁多，因此不同的零件對于材料都有不同的要求，一旦材料的選擇出現失誤，那么將會影響到該機械設備的性能和用途，所以，工作者必須對材料的選擇引起高度的重視，了解每一個材料的用途和性能，嚴格分析每一個材料在不同環境下的形態和性質的變化，以及對其性質的影響和決定因素。針對這種情況設計者可以進行一些有針對性的實驗，比如耐熱實驗、抗壓試驗、減震實驗，在具體的實踐活動當中了解材料的性能變化，記錄下各種數據，從而和機械設計實現對接。另外，在材料的選擇上除了考略材料的性能還要考慮到材料的價格，以及在設計和生產過程當中所產生的一些成本，做到性能和價格的統一。

3.2充分了解材料的相關優勢和主要應用領域

機械設備是由很多零件組裝而成的，因此材料對于機械設備起著基礎性的影響，機械設計者在材料的選用上要做到以下幾點：第一，要對材料的物理性能進行分析。機械設備的使用效率和使用壽命將和材料的質量、性能直接掛鉤，所以針對每一種材料的性能都要進行嚴格的核準，而不是依靠舊有的數據或者理論進行研究設計，可以從材料的化學性能、工藝性能、物理性能這三個方面出發。第二，物理性能所囊括的范圍比較廣，比如：粘度、熔點、熱傳導性能、磁性能等，所以機械設計工作者就要做到一切從實際出發，做到具體問題具體分析，找到材料在不同環境下的共性和特性，根據其特性形成的條件找到相適應的機械設備，做到最優方案;化學性能主要包括的是可燃性、氧化性、腐蝕性等，如果該機械設備是航天器材，那么在設計時主要考慮的就是材料的抗氧化性能和耐高溫性能;工藝性能在機械設計當中主要考慮的是材料的焊接、鍛造以及切割等。

3.3材料在進行工藝處理的時候要做到科學化標準化

機械在生產過程當中由于受到多方面的影響，在其性能方面往往達不到預期的效果，所以還需要后期進行工藝化的處理，比如：鑄造工藝、鍛造工藝、焊接工藝、切削加工工藝、粘結固化工藝以及熱處理工藝等。比如以鑄鐵熱處理為例子，鑄鐵在鑄造過程中由于熱脹冷縮，所以鑄件壁的厚薄度不統一，產生一種應力。但是這種應力不能夠留在零件當中，因此必須進行工藝學熱處理。在熱處理當中對于材料有收縮性、流動性、偏折性、吸氣性以及熱裂向性等要求，必須實現溫度和時間的精準控制，做好石墨化退火、球鐵淬火以及回火、表面淬火等工作。設計人員必須保證工業處理工作科學化標準化進行，提高材料的性能。

結語

由此可見，機械制造業在我國經濟結構中占據的位置較為顯著。為了進一步推動機械制造領域的發展，機械制造企業管理者需要對材料的選擇與應用予以關注，并要以機械產品的性能以及使用性為基礎，合理、科學地進行材料的選擇，同時為了滿足環境保護方面的要求，需要加大對環保性材料的選擇力度，對促進機械行業的發展有著積極意義。綜上所述，機械設計是我國制造業發展的核心，機械設備設計材料的選擇則是關鍵的環節，所以設計人員必須嚴謹對待，做好這方面的工作，同時國家和企業也要引起對這方面的高度重視，提高我國機械制造水平。

參考文獻

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