機械設計中金屬材料的合理應用

宣成君

【摘要】科技的快速發展加速了各行各業的改革，傳統的機械設計已經不符合現代社會的要求標準，傳統機械的更新換代是時代發展的必然。機械設計創新的實現，離不開材料的應用，特別是對金屬材料的應用，在機械設計中，金屬材料占據著重要的地位。科技的發展加快了機械設計應用的深度，在機械設計中，合理充分的利用材料，可以讓材料發揮出更多的功能，在此基礎上設計出的機械系統可以實現更多的功能，這也是運用科技力量的結果。

【關鍵詞】機械設計 金屬材料 應用

引言：

我國工業化的水平在科技快速發展的基礎上得到了顯著的提高，這也促進了我國機械制造業的發展，多樣化的機械設備都在朝著高質量、多功能的方向發展。未來我國工業制造的水平也會不斷提升，因此，機械制造所必須的機械材料也要相應的得到發展，這樣才能與機械制造業的發展同步。對于現階段的機械材料市場來說，存在著極大的空缺，特別是稀缺材料嚴重空缺，在多個行業對機械材料的競爭之下，機械行業的生產必定會受到影響，機械材料的使用受到限制。所以，設計人員在開展機械設計活動時，要對原材料進行科學的選擇，盡量讓材料發揮出其最大的價值。

1、機械設計中金屬材料選取的基本原則

（1）經濟性原則

任何企業的生產經營，都是為了獲取更多的經濟效益，對于機械制造企業來說，也是為了獲得更多的經濟收益，機械制造企業在選取材料時，為了盡可能的降低企業的成本，在選取材料時，一定要選擇性價比較高的材料。機械制造企業要對材料的供應情況進行充分的考察，同時還要了解金屬材料的價格及其轉化率，力爭從源頭為企業縮減生產成本。

（2）載荷與性質

設計者在開展機械設計時，必須要對其所選取材料的載荷與性質進行考量，材料所具有的荷載力大小與材料的可塑性具有直接聯系，同時也能將機械的良性功能展現出來，除此之外，設計者還要其他性質了如指掌，這樣就可以避免機械產品的功能和質量被材料的性質所影響。

（3）確保零部件的標準化生產

在生產實踐中，某些機械零部件，特別是金屬材質的零部件，在加工之后，會出現質量不佳或者尺寸不標準等問題，這都是由于金屬材料的選擇不正確而導致的，機械企業制造出不符合要求或不符合標準的機械零部件，將會另企業蒙受經濟損失，同時還會給企業形象帶來嚴重的負面影響。通常情況下，小的零部件可以成為精密儀器的一部分，而大的零部件可以成為國家大型機械制造的重要組成部分，無論是大的零部件，還是小的零部件，都會有嚴格的甚至苛刻的標準來約束其大小、質量等，零部件的大小與質量對于整個設備的使用價值來說，具有決定性的作用，因此，設計者必須要嚴謹的選擇金屬材料，并對并部件的大小、尺寸、質量進行嚴格的把控。

（4）工作環境對材料選擇的影響

機械零部件會應用到不同的環境之中，這就要求機器零部件要具有應對不同環境條件的特性的能力。比如說，對于長期處于潮濕環境中的零部件來說，必須要具有防腐蝕的性能，為了保證零部件的這一性能，這就要就零部件在力口工前，要選擇抗腐蝕性能強的金屬材料;對于長期處于高溫環境中的零部件來說，必須要選擇具有耐高溫性能的材料來制造，這樣可以為設備的正常運行提供保障，同時也能延長機械零部件的使用壽命。面對不同的機械零部件應用環境，必須要首先選擇具有應對特殊環境的材料來制作機械零部件，因此，屬材料的選擇格外重要。

2、機械設計中應用金屬材料的注意事項

（1）充分考慮應用金屬材料的經濟實用性

機械產品在設計制造之初，首先要考慮材料的選擇問題，材料的選擇對于機械設計制造來說是非常關鍵的一個環節，設計師要知道其設計生產出來的產品要具有經濟實用性的特點，滿足產品的這一特點，就必須要在材料的選擇以及加工工藝上下功夫。設計師在綜合評價產品設計的基礎上選擇適合的加工工藝，這就要求設計者對市場上不同材料的加工工藝進行了解與掌握，同時也要掌握材料在加工過程中會遇到問題及解決辦法。設計者在確定加工工藝后，要開始進行對金屬材料的選擇，選擇材料時要最大限度的確保生產設備的實用性。一般情況下，加工工藝確定后，會對金屬材料的選擇范圍形成限制，金屬材料的選擇范圍就會變得特別小。在金屬材料中，不僅具有良好的加工性能，還具有高性價比、低成本的材料，就是碳素鋼與合金鋼材料，這也是設計師們最喜歡的兩種金屬材料。然而，碳素鋼也存在韌性不足的缺點，再加工中等的型材時，不適合直接選用，在具體的生產實踐過程中，設計者會加入一些特殊的成分來提高金屬材料的耐磨性、耐腐蝕性及耐高溫性的能力，這樣的金屬材料更具有實用性。

（2）充分考慮應用金屬材料的環保性

設計師在機械設計中，要考慮其選擇金屬材料的環保性。首先，在可持續理念的指導下，設計師要了解哪些金屬材料在加工過程中所產生的污染小，不要選擇在加工過程中產生過多廢料、廢氣的金屬材料。其次，設計師要考慮到金屬材料在制造成機械產品后的可回收及可再生的問題，這樣既節約了開支，又保護了環境。第三，設計師要多考慮那些無危害性或危害性小的新型材料，以降低對人體的傷害以及對環境的損害。

（3）充分考慮應用金屬材料的節能性

設計師在機械設計中要注意金屬材料應用的節能性。設計師在選擇金屬材料時，要將降低資源消耗，避免資源浪費作為其選擇的目標。在生產實踐中，要選擇熱處理工序少的材料，這樣就可以顯著降低能源的消耗，不僅節能環保，還能提高經濟效益。

3、結束語：我國的機械制作業在經濟快速發展的同時，也迎來了大發展的機遇，傳統機械制造無法滿足現代社會發展的要求，這就對機械產品的質量、性能提出了更高的要求。本文主要圍繞機械設計中金屬材料的合理應用進行了分析，希望可以促進機械制造企業的發展。

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