淺析有色金屬材料在機械設計中的選擇與應用

辛愛寬 于江宏

摘 要：基于對有色金屬材料在機械設計中選擇與應用的研究，首先，闡述金屬材料分類，其中包括黑色金屬材料、有色金屬材料、非金屬材料。然后，針對有色金屬材料在機械設計中的選擇與應用，給出加強對使用性能的分析、加強對工藝性能的研究、考慮其經濟性問題等措施。最后，需要意識到有色金屬材料對于機械設計的重要作用，從而對其進行合理利用。

關鍵詞：有色金屬材料;機械設計;零件

在我國許多行業的發展過程中，機械設備在其中發揮著重要作用。因此，為使得機械設備性能良好，保證自身的安全穩定運行，在機械設計過程中，可以將有色金屬材料應用在其中。不同的有色金屬材料有著自身的優勢與作用，怎樣保證有色金屬材料選擇與應用的科學性與合理性，是人們目前面臨的一個重要問題。所以，本文將針對有色金屬材料在機械設計中的選擇與應用相應內容進行闡述。

1、金屬材料分類

1.1黑色金屬材料

鐵與鐵合金被稱為黑色金屬材料，也就是人們所熟知的鋼與鑄鐵材料。從目前我國的發展過程中可以看出，鋼與鑄鐵使用范圍較為廣泛，不僅產量較多，在各個行業中都能夠得到合理使用。鐵與碳兩種元素是鋼與鑄鐵的重要組成部分，所以，鐵與鑄鐵屬于鐵碳合金。

1.2有色金屬材料

有色金屬材料通俗來講就是除了鋼鐵以外的金屬材料，此類金屬材料都被稱為有色金屬。有色金屬材料被分為不同類型，比如，銅合金、鋁合金、銅以及軸承合金等。雖然目前我國有色金屬材料在產量以及用量上，相較于鋼鐵材料而言較少[1]。但是，有色金屬材料有著自身的優勢與性能，所以，隨著社會的不斷發展，使得有色金屬材料的應用也逐漸增多。

1.3非金屬材料

非金屬材料材料種類較多，在工程材料中，較為常用的非金屬材料有橡膠、陶瓷以及工程塑料等。隨著社會的不斷發展，許多新型的非金屬材料被研發出來，比如，粉末冶金、形狀記憶合金、納米材料等。其中納米材料以及粉末冶金，在工程建設工作中得到廣泛應用。

2、有色金屬材料在機械設計中的選擇與應用

金屬零件在設計制造過程中，需要對金屬材料的適用條件、耐久度等各項問題進行充分考慮。這樣才能結合實際情況，保證有色金屬材料選擇與應用的科學性與合理性。將其應用在機械設計中，使得機械性能得到保障。在各項工作的開展過程中，能夠將自身的作用與價值充分發揮。因此，為使得機械設計工作能夠順利展開，保證機械性能。在有色金屬材料的選擇與應用過程中，要注意以下幾點問題：

2.1加強對使用性能的分析

在將有色金屬材料應用在機械設計過程中過，需要加強對金屬材料的使用性能的分析與了解。對于金屬材料的適用性問題，需要通過材料塑性、材料強度、材料剛度以及材料的耐熱性進行衡量。為使得材料的基本需求能夠得到滿足，一般情況下會加強對金屬零件工作條件以及失效形式進行分析與研究[2]。比如，針對其中的機械金屬零件工作條件，在對工作條件的明確過程中，需要通過對正常工作情況下的工作溫度以及受力情況進行分析，從而明確金屬零件的實際工作條件，進而為其創造良好的工作環境。失效形式主要是指，機械金屬零件在使用過程中，會出現相應的過量變形問題、斷裂問題以及尺寸變化問題，此類都被稱為失效形式。對于金屬零件的失效形式，需要對材料的力學性能展開相應分析工作，針對失效形式給出相應改進措施與改進方案。

2.2加強對工藝性能的研究

有著良好的工藝性能主要是指，所選擇使用的材料，可以通過最為簡單的方式，制作出相應零件。所以，在許多情況下，工藝性能良好會成為材料選擇的重點。比如，鑄鐵不可以鍛打、塑性較小的材料不能被沖壓、外形較為復雜的零件，通常情況下只能采取鑄造的方式。高分子復合金屬材料在實際的制作過程中，制作工藝較為簡單，不僅切削加工較為簡單，同時能夠具備良好性能。但是該工藝也存在一定的取點，那就是在實際工作過程中，導熱性能相對較差。在切削加工期間，熱量不易被散發出去，致使工件溫度的不斷增加，從而出現嚴重的變軟問題或者變焦問題[3]。尤其是陶瓷材料，陶瓷材料在成形之后，幾乎無法進行再次加工，但是可以使用碳化硅工藝技術或者金剛石砂輪磨削技術。

2.3考慮其經濟性問題

在機械設計工作中，對于有色金屬材料的選擇，還需要對其經濟性問題進行充分考慮。一般情況下，經濟性較好的材料主要是指，所選用的材料能夠花費更少的成本，制造出相應的機器，同時使得機器的質量得到保障。如果從化學成分角度對經濟性問題進行分析，那么因為鍍鐵成本相較于合金成本要低，所以，應該優先選擇金屬元素含量相對較少的鋼材料。如果從加工工藝角度對經濟性問題進行分析，那么可以用鑄造代替鍛造、用鐵代替鋼，不僅可以使得生產工藝得到簡化，同時可以在很大程度上降低生產成本。對于安全使用要求較高，并且需要考慮經常維修的零部件，可以選擇使用質量較高的材料，通過該種方式，不斷降低維修成本。與此同時，在這一過程中，還要不斷創新新型材料，使得整個設計成本能夠得到降低。

結束語：

綜上所述，有色金屬材料對于機械設計工作的展開具有重要作用。因此，在機械設計過程中，要加強對有色金屬材料的合理利用，制定不同的材料選用方案。這樣才能在最大程度上保證設計工作的順利展開，同時保證機械性能。

參考文獻：

[1]劉琴.有色金屬行業安全生產存在的主要問題及改進對策[J].中國金屬通報，2019（07）：235+237.

[2]韓寧，許明慧，管詩嘉，趙海浪.紡織品及附件中重金屬檢測前處理方法的研究[J].紡織檢測與標準，2019，5（03）：1-4.

[3]黃俊.有色冶金企業機械設備管理模式創新探討[J].冶金管理，2019（07）：123-124.