機械設計中的材料選擇與應用

嵇昌文

摘 要：探究機械設計中材料的選擇和應用，將原材料發揮到最大作用，使其具備可持續性和環保性，才能不斷提高機械設計行業的整體效益，促進經濟利益增長，實現可持續發展，所以機械設計材料的選擇與應用具有十分重要的現實意義。本文分別分析了機械設計中材料選擇和機械設計中材料應用，希望在實踐當中具有借鑒作用。

關鍵詞：機械設計;材料選擇;材料應用

隨著經濟的不斷發展，給我國機械生產加工行業帶來了發展機遇，機械化生產的普遍發展使機械設備需求量增大，機械設計材料也出現稀缺狀態，而要滿足各個行業機械發展需求，就需要大量的原材料，材料供需產生矛盾，導致應用于機械設計當中的材料進一步減少，而想要做好機械設計，原材料是重要的基礎元素，只有有效解決原材料的供應問題，才能夠保障機械設計的順利進行。

1 機械設計中的材料選擇分析

機械設計中，材料選擇是機械設計工作的重要環節，材料質量對整個機械設計工作質量起到至關重要的作用，而材料選擇應當堅持以下兩個原則，第一是選擇材料時必須要嚴格根據機械性能進行選擇，保障材料物理性能和化學性能的穩定性，第二是在選擇材料時應當兼顧經濟性，可操作性，同時還要考慮到工人使用時的安全性，機械設計中的材料選擇可以總結為以下幾點：

1.1金屬材料選擇

碳鋼的選擇，機械設計材料中碳鋼具有明顯的優勢，碳鋼具有很好的力學性能，同時對環境腐蝕要求較低，所以在機械設計材料當中，碳鋼的應用十分廣泛，包括化學機械設備也常常使用碳鋼材料，特別是在常溫條件下，碳鋼能夠對液氮，濃硫酸等具有很好的承裝效果，所以碳鋼材料可以應用于化工生產，在涉及低濃度濃硫酸，含水量較低液氮類的機械時可以應用碳鋼材料，碳鋼材料與其他金屬材料相比，價錢更低，具有很好的經濟效益，所以應用十分廣泛。

不銹鋼的選擇，機械設計材料選擇應當充分考慮到機械設備的防腐蝕性，不銹鋼材料能夠在接觸酸堿鹽，活性氣體時，避免鐵離子污染，提高設備抗腐蝕性，延長設備壽命，所以不銹鋼材料也在機械設計當中應用十分廣泛。

其他金屬材料的選擇，機械設計除了選擇碳鋼材料和不銹鋼材料，也可以選擇欽材和合金，特別是欽合金抗腐蝕性強，強度高，可以應用于氯化鹽或強堿中，而鎳合金材料更適用于高溫條件下運作的機械設備。

1.2使用性要求

在機械設計材料選擇過程當中，也應當堅持使用性要求，根據機械特點選擇合適性能和材質的材料才能夠延長機械的使用壽命，保障機械設計質量，但是在現實應用當中，由于不同零件選材，要求不同，所以應當因地制宜的進行材料選擇，例如有的材料需要較高硬度，而有些材料需要耐磨性，除此之外，也有一些零件要考慮美觀度，所以一定要遵循零件作用進行選擇。

1.3環保性原則

機械設計材料也應當選用無害材料，加強材料可循環利用和回收處理效率，往往在機械設計的過程當中會產生危害人體的元素，而且也會對環境造成污染，所以選擇材料時一定要考慮到安全性，選擇對于人體和環境友好的無害型材料，避免對人體造成危害，除此之外，考慮到大部分機械設計中選用的材料都屬于金屬鏈材料，金屬類材料種類繁多，若混合使用則大大增加了回收難度，降低了廢料的循環利用率，所以在選擇材料時，盡可能選擇具有單一性的合金來制造零件，降低合金組成元素的復雜性，從而提高材料的循環利用率。

2 機械設計中的材料應用

2.1堅持適用性和經濟性相統一

機械設計材料選擇對于提高工作質量具有至關重要的作用，所以材料零部件制造過程當中應當嚴格按照參數指標進行加工，例如，在鑄造工藝環節，應當關注到材料高流動性，高收縮性和高吸氣性的特點，而焊接工藝則更關注于沖壓性特點，熱處理要注意過熱敏感性和淬透性，切削工藝環節應當加強切削工作的可操作性，只有加強機械設計和制造工藝，才能夠提高機械設計材料的適用性，除此之外，要更要關注的是經濟性，特別是在零部件加工時，不僅要充分考慮到零部件的性能，而且也應當充分考慮零部件成本，做到適用性和經濟性相統一。

2.2加強環保性和節能性相統一

隨著生態經濟的不斷發展，機械設計當中也應當充分考慮到環境效益，所以機械設計材料一定要注重環保性和節能性選擇，相關工作人員應當關注到不可再生能源雖然應用范圍廣泛，但是數量稀少，不利于可持續發展，在材料選擇時應當提升環保意識，最大程度的節約原材料消耗和浪費，降低經濟成本，例如在機械設計材料選擇過程當中鑄件環節，80%的鑄件生產成本是筑建階段5%左右的成本就可以決定的，所以加強環保性和節能性相統一，能夠最大程度的降低能源的浪費。

結束語：

隨著科學技術不斷發展，機械設計行業的要求更加全面具體，機械設計材料選擇與應用的地位越來越重要，在機械設計材料選擇和應用過程當中，只有兼顧好材料的使用性能和經濟性能，將環保性能和節能性能高度統一，才能夠提高機械設計材料選擇的科學性，所以在實踐工作當中應當根據設備需求，科學合理的進行機械設計材料選擇和應用，提高機械設備的使用壽命，不斷降低生產成本。

參考文獻：

[1]趙東輝.機械設計中材料的選擇與應用分析—評《機械設計與材料選擇及分析》[J].材料保護，2020，v.53;No.493（02）：180-180.

[2]林鑫.機械設計過程中機械材料的選擇和應用探討[J].湖北農機化，2020，No.239（02）：48-48.

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