機械設(shè)計制造中材料的選擇及應(yīng)用要點

呂明飛

摘 要：隨著社會的進步，市場對機械設(shè)計的需求進一步增加，導(dǎo)致了材料的短缺。材料在機械設(shè)計中是零件生產(chǎn)的基本要素。只有正確處理材料的供應(yīng)和選擇，才能促進機械設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展。有些材料在當前的機械設(shè)計發(fā)展中已經(jīng)成為一種稀缺資源，社會發(fā)展的需要與機械設(shè)計之間日益突出的矛盾，在機械設(shè)計過程中對材料選擇的應(yīng)用空間會受到擠壓，所以在有限的發(fā)展空間下對機械設(shè)計的應(yīng)用材料的選擇就顯得更為重要。在此基礎(chǔ)上，本文重點闡述了材料選擇和應(yīng)用在機械設(shè)計過程中的重要性。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計;材料選擇;應(yīng)用

隨著科學(xué)的發(fā)展，新材料、新方法、新技術(shù)等新生產(chǎn)方式的不斷發(fā)展，為機械設(shè)備制造開辟了一個新的天地。機械設(shè)計中的材料選擇與應(yīng)用是機械設(shè)計專業(yè)的基本內(nèi)容，需要更加注重自身的實際發(fā)展。

一.機械設(shè)計中材料選擇應(yīng)用應(yīng)注意的事項

機械設(shè)計的材料選擇和實際應(yīng)用過程中，應(yīng)充分考慮到一些項目，首先是經(jīng)濟性和適用性，我們必須充分考慮，它是應(yīng)對當前機械設(shè)計發(fā)展的新形勢的戰(zhàn)略，機械設(shè)計的原材料選擇充分注意在適用性的基礎(chǔ)上，根據(jù)其經(jīng)濟性，選擇價格相對便宜并能滿足實際需要的材料，從而促進機械設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展。而且是在應(yīng)用綠色化的機械設(shè)計材料選擇上，社會經(jīng)濟發(fā)展過程中要關(guān)注環(huán)境問題，選擇一些能耗低、污染少、效率高的材料，同時也能夠得到足夠的重視可持續(xù)發(fā)展，為機械設(shè)計的健康穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二.機械設(shè)計中不同材料

1.金屬材料

在機械設(shè)計中，金屬材料有著重要的地位，因其具有良好的理化性，是使用廣泛的材料。金屬材料有很多，最常使用的有鐵、銅、鋁、錫等，當然也有貴金屬，金銀等。金屬具有良好的延伸性，非常適合制造零部件。當然，一些金屬合金因其具有良好的理化性能， 能夠大幅度地提高機械性能，使金屬使用的空間更為廣泛。

2.復(fù)合材料

如同合金一樣，復(fù)合材料是兩種或兩種以上的物質(zhì)，經(jīng)過理化變化，形成的新材料。這種復(fù)合材料，有著兩種或兩種以上物質(zhì)的特點，形成了獨特的優(yōu)點。復(fù)合材料一般可以分成兩類，即金屬類復(fù)合材料和非金屬類復(fù)合材料。這兩類復(fù)合材料在機械設(shè)計中均有大量的應(yīng)用，特別是在一些有特殊要求的地方，復(fù)合材料因其重量輕，理化性能好，均得到了廣泛應(yīng)用，如在飛機制造中，大量使用復(fù)合材料，保證了飛行安全。

3.高分子材料

此類材料由高分子化學(xué)物質(zhì)聚合而成，因此又被成為聚合物材料，因工程的需要，對其添加了一定的改良劑，使其性能上發(fā)生了很大的變化。最為常用的高分子材料就是塑料、合成纖維等，其具有的良好的特性，正逐步得到越來越多的應(yīng)用，這樣在提高機械的設(shè)計壽命、降低使用成本上，均有突出的表現(xiàn)。

4.陶瓷材料

陶瓷材料作為一種新興的材料，可分為碳化硅、氮化硅兩種。陶瓷材料具有硬度高，抗腐蝕，耐研磨等特點，被廣泛應(yīng)用到精密儀器儀表的設(shè)計生產(chǎn)中，成為高科技用途的重要使用材料。

三.機械設(shè)計中材料的選擇及具體應(yīng)用

1.對機械設(shè)計過程中的載荷型材料選擇應(yīng)用比較重要，由于實際的機械設(shè)計過程中，會存在著材料不能使用或者是作用得不到發(fā)揮這樣的情況。出現(xiàn)這一問題的重要因素就是其外在的負荷水平相對比較差，另外就是有些材料在功能的正常發(fā)揮中以及運行良好的情況下會出現(xiàn)抑制失效的問題，這些也是由于選擇的材料載荷存在的一些問題。多以對這一問題的解決主要是對材料選擇應(yīng)用過程中要對材料的載荷能力加以充分的估算，這樣才能最大化的保證材料的作用能得到充分發(fā)揮。

2.機械設(shè)計中碳素鋼以及合金鋼的材料選擇應(yīng)用方面要能得到充分重視，在這一過程中當前主要就是對碳素鋼材料應(yīng)用的較為廣泛。主要就是其在工藝的加工性能上比較優(yōu)越，并且價格也不是很貴，雖然有著這些優(yōu)點但在缺點上也比較突出，主要是體現(xiàn)在韌性和強度上相對較差，對于中等形狀以上的零件就不能采取整體淬透。故此為能夠?qū)@一缺陷進行解決，就要能夠?qū)⑾鄳?yīng)的合金元素融入其中，這樣就能增加淬透性作用。合金鋼的結(jié)構(gòu)機械材料能夠在強度及韌度上得到加強，并對材料的耐高溫及耐腐蝕等一些性能也能起到強化作用，在實際的應(yīng)用過程中只要在材料外載荷作用力比較大的過程中才對這一材料進行使用。

3.機械設(shè)計中的材料選擇應(yīng)用要選擇能耗低污染少的材料，要能在熱處理程序相對較少材料方面進行選擇，當不能有效的避免熱處理只有在熱處理少的層面得以保障，通過低淬透性鋼對齒輪加以制造，保障其穿透性加熱，并在材料冷卻之后就能夠使得材料淬硬。還有就是要對熱反應(yīng)材料處理加以避免，材料要能夠在熱軋狀況下及冷拔狀況下將其性能得到充分發(fā)揮。

4.機械設(shè)計中的材料選擇應(yīng)用要能夠把對人體無傷害的材料得以充分體現(xiàn)，機械設(shè)計材料中有些是對人體有害的元素，不僅如此還會對整個生態(tài)造成破壞。一些含有重金屬的材料被廢棄之后就會對水源以及土壤等造成很大的危害，并對人體造成危害，所以在對材料選擇過程中要能夠重視對人體無害的材料的應(yīng)用，從而來保障環(huán)境及人體的安全。

5.對機械設(shè)計過程中的材料選擇應(yīng)用要能將節(jié)能性及環(huán)保性得到緊密的結(jié)合，經(jīng)濟社會的發(fā)展過程中對一些不可再生能源的需求以及消耗愈來愈大，這些都會為材料的選擇和應(yīng)用造成很大的影響，這就需要將節(jié)能環(huán)保兩者得到有機結(jié)合，從機械設(shè)計中的鑄件階段的材料應(yīng)用來說，在這一過程中的設(shè)計環(huán)節(jié)百分之五成本就對生產(chǎn)成本的百分之八十有著決定性作用，所以對材料的選擇和應(yīng)用都要能夠?qū)h(huán)保節(jié)能得到充分重視。

四.結(jié)束語

材料選擇和應(yīng)用在機械設(shè)計中占有重要的地位，不僅關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，同時也對整個行業(yè)的發(fā)展有著重要的影響。因此，在機械設(shè)計中在材料選擇和應(yīng)用上要對各方面因素加以考慮。在材料的選用上不僅需要滿足設(shè)計要求，同時要確保材料具有較強的經(jīng)濟性、實用性、環(huán)保性，為機械設(shè)計行業(yè)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]梅燕娜，武建軍，馮慧娟.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及其在非調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能預(yù)測中的應(yīng)用[J].熱加工工藝，2011，11（4）：105-106.

[2]王杰，程明遠，李士曉.淺談機械設(shè)計加工中應(yīng)注意的幾個問題[J].科技信息，2011.

[3]徐功森.機械制造行業(yè)的生產(chǎn)特點及發(fā)展趨勢[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010.

（沈陽中達鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司 ?110000）