機械設計中材料的選擇和應用分析

龐志國

德州聯合石油科技股份有限公司 山東德州 253000

在機械設計的過程中，一個必不可少并且非常重要的環節就是材料的選擇。首先，我們必須遵循其在使用過程中的實用性；其次，根據其細化的環節要求進行選材；再者，一定要確保選材對人體以及環境的環保性，做到低污染、低消耗、保質保量的情況下做到低成本，與此同時，要充分考慮材料的載荷類型，保證產品投入使用后產品的高效能[1]。

1 機械設計中材料選擇的重要性分析

在機械制造企業中，選擇材料是最為核心的環節。材料選擇的科學合理性，直接影響著機械產品的功能發揮。目前，為了加強我國資源的保護力度，提升資源的利用效率，必須要根據可持續發展的原則以及經濟性原則來進行材料的選擇，在保證質量與性能的基礎上，進行機械的設計。只有這樣，才能夠促進我國機械制造產業的良性發展。而且隨著經濟的發展，社會的節奏越來越快，社會對于機械產品的需求量也越來越大，只有不斷的提升機械產品的性能與質量，將更加經濟、環保、科學的材料應用到機械產品中，才能夠有效促進我國機械制造產業的發展，使設計出來的機械產品得到社會各行各業的認可。

2 機械設計中材料的具體選擇和應用

2.1 結合機械構件失效抗力指標

構件失效抗力指的是構件材料在使用的過程中，抵抗磨損、變形以及碎裂斷裂的能力，也是與材料承載水平密切相關的重要參量，交而言之就是達到防止過早失去應有效果的能力。受機械構件本身不同屬性的影響，對材料相互配合以及材料性能要求具有較大差異。對機械材料進行失效抗力研究具有極為重要。一方面，應對材料相關力學性能進行合理測試，通過對數據參數的分析，獲得機械材料理論抗力。另一方面，應對機械構件實際工作條件和應用特性實施模擬，獲得更加真實的抗力信息。例如，對大型機鍛模、熱擠壓模、中小機鍛模進行失效分析，明確各種模實際抗力要求，為材料選擇奠定基礎[2]。

2.2 實用性機械材料的選擇應用

在機械設計的過程中選用材料的首要條件就是選擇實用性的，對機械加工有用的材料，根據機械設計要求分析進而準確的選擇其所需材料，選擇出一種合理的、實用的機械材料。這樣有利于科學、合理的使用材料，避免造成不必要的浪費。例如：在加工齒輪時應考慮其主要失效形式（斷齒、磨損、麻點剝落），需要搞得接觸疲勞抗力、高的彎曲疲勞強度。但是在機械加工的環節中要選擇特定的、外觀優質的材料。選擇實用性的機械加工材料，是需要根據各類不同的使用環節、不同的使用性能下以及不同的要求而進行限定的，所以實用性機械材料的選擇應用是非常必要的。

2.3 載荷型材料選擇和應用

在實際的機械設計與制造過程中，不可避免的會出現一些材料失效的現象。而造成材料失效的原因主要是材料的載荷能力有限。所以，為了減少材料失效現象出現在機械設計加工與制造階段，保證機械產品的優良性能，就必須要注意載荷型材料的選擇和應用。而這就需要設計人員詳細了解載荷型材料的性能和應用特點，從而針對性的選擇載荷型材料，保證材料具備較強的荷載要求，達到機械產品的加工要求以及使用標準。

2.4 綠色環保材料的選擇

在國家可持續發展、生態發展的背景下，社會各個領域對環保問題的關注程度日益提高。為切實做到行業整體的可持續發展，機械設計人員在進行材料選擇的過程中，應對材料的環保性能加以充分重視，盡可能選擇綠色環保、污染性較低的材料。例如，部分產品為降低外部環境對其造成的破壞，需要較強的抗腐蝕能力作為生產產品的原材料，部分廠家選用不銹鋼材料，其環保性較高。而部分廠家則利用噴涂防腐漆的方法，防腐漆在噴涂的過程中，不僅能對操作人員帶來身體上的危害，同時也能對人類的生存環境產生破壞。在進行材料選擇時，機械設計人員應堅持綠色環保理念，盡量選擇生產過程環保、材料本身污染性較低的機械材料。此外，為確保機械生產企業的根本利益，在滿足國家環保要求，機械零部件本身功能需求的同時，還應以企業利益為出發點，準確計算生產成本，盡量選擇價格低、功能性強的材料[3]。

2.5 經濟型的材料選擇應用

經濟是評估一個企業重要手段，經濟成本是企業發展的一個命脈，合理預估、評估選取經濟適用型的新型材料極為重要。所以機械設計一定要在選材上下功夫，高精尖技術人才根據機械設計的具體要求進行一系列全面系統性的分析研究，當然，在保證質量的前提下一定要注重選材的性價比，從而發揮其最大的性能。值得強調的一點就是在實現材料能源的再利用是很有必要的，選材的過程中一定要優先選擇那些能夠循環利用的經濟性機械材料，進而從源頭降低資源消耗，避免資源浪費，以及減少材料的成本，從而給企業增加總體經濟效益。

3 結語

機械設計加工關涉到我國現代化建設的方方面面，而材料的選擇與應用又是機械設計最重要的因素之一，因此，為了更好的利用有限的材料制造出高質量的機械產品，服務于國家的經濟建設大計。就必須在材料的選用中堅持可持續發展的材料選用原則，在材料選擇中做到環保性和節能性的統一以及實用性與經濟性的統一[4-5]。