機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料的選擇及應(yīng)用

王丹 范會(huì) 韓國(guó)平 張艷婷 王石磊

摘 要：眾所周知，先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備能夠在施工過(guò)程中發(fā)揮良好功效。因此，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要保證設(shè)備材料的質(zhì)量，確保機(jī)械的結(jié)構(gòu)與實(shí)際的需求相吻合。在進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中，也要考慮機(jī)械設(shè)備的整體性、安全性以及環(huán)保性。合理設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);新型材料;選擇及應(yīng)用

引言

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)各個(gè)行業(yè)中對(duì)機(jī)械的要求也越來(lái)越高，作為機(jī)械行業(yè)的基礎(chǔ)工作，機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械行業(yè)的發(fā)展中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，對(duì)于整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。在機(jī)械行業(yè)設(shè)計(jì)中，材料的選擇和應(yīng)用是保證機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，隨著時(shí)代不斷進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)的材料也要不斷地更新完善，因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，要重視機(jī)械設(shè)計(jì)的新型材料及應(yīng)用，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，才能保證材料的安全性與合理性。

1.機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的重要性

機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，材料的選擇直接關(guān)系到整體機(jī)械制造的質(zhì)量，因此，科學(xué)合理地選擇材料對(duì)于完善機(jī)械產(chǎn)品的功能具有重要作用。目前，為加強(qiáng)對(duì)環(huán)境資源的保護(hù)，減少對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在選擇材料時(shí)需要在保證材料性能的基礎(chǔ)上提升材料的環(huán)保性能。當(dāng)前，機(jī)械設(shè)備的社會(huì)需求量在逐漸增大，這是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展對(duì)于新興設(shè)備的需求在逐漸提升。因此，在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中使用環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的材料，有利于不斷提升機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的原則

2.1經(jīng)濟(jì)性

機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，選擇使用新型材料，要注意經(jīng)濟(jì)性的原則。機(jī)械設(shè)計(jì)人員，要能夠?qū)Ω鞣N材料的使用性能進(jìn)行充分的掌握，并且結(jié)合具體設(shè)計(jì)產(chǎn)品的要求，制造和裝配等環(huán)節(jié)中，對(duì)材料性能的要求等因素，進(jìn)行材料的綜合選擇。并且在自己的最大能力范圍內(nèi)，總結(jié)各種適用材料的經(jīng)濟(jì)因素，成本高低，對(duì)選擇使用的材料選購(gòu)的數(shù)量、規(guī)格進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，在滿足使用要求的同時(shí)，保證材料的最大使用價(jià)值，并且能夠圓滿完成機(jī)械產(chǎn)品的使用要求，切實(shí)提升機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高該企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

2.2適用性

在金屬材料選擇過(guò)程中還要遵循適用性原則，保障金屬材料的功能能夠得到最大限度的發(fā)揮。比如說(shuō)碳鋼素金屬材料在機(jī)械零件加工中比較常見(jiàn)，但是在淬火加工過(guò)程中還容易出現(xiàn)變形或者斷裂的情況，因此在一些需要進(jìn)行淬火處理的機(jī)械零件制作過(guò)程中，不得采用碳鋼素金屬材料進(jìn)行材料制備。只有保障材料的適用性，才能夠滿足機(jī)械制作的設(shè)計(jì)需求，為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3節(jié)能環(huán)保原則

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及環(huán)保理念的深入，我國(guó)對(duì)于環(huán)保予以了高度關(guān)注。同時(shí)，人們對(duì)于環(huán)保和節(jié)能也給予了更多關(guān)注。而與此同時(shí)，人們也更注重環(huán)保和節(jié)能型機(jī)械產(chǎn)品的引進(jìn)，作為機(jī)械設(shè)計(jì)人員，需要考慮材料的環(huán)保性能，減少對(duì)環(huán)境的影響以及材料的浪費(fèi)。使用節(jié)能材料來(lái)制造出對(duì)環(huán)境污染最小的機(jī)械設(shè)備。通過(guò)這種方式，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品才能夠符合環(huán)保節(jié)能的應(yīng)用理念，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3.機(jī)械設(shè)計(jì)中新型材料應(yīng)用的具體表現(xiàn)

3.1低耗能材料

材料自身的耗能決定了機(jī)械整體的耗能。機(jī)械設(shè)計(jì)者需要從環(huán)保的角度展開(kāi)機(jī)械材料的選擇。為推動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)前在機(jī)械加工、制造和生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行控制。目前，金屬材料作為最常見(jiàn)的機(jī)械材料，在市場(chǎng)上具有很大的采購(gòu)量。而金屬材料在生產(chǎn)的過(guò)程中一定會(huì)經(jīng)過(guò)熱處理，這樣就為環(huán)境造成很大的負(fù)面影響。因此，設(shè)計(jì)人員可以使用一些冷處理材料，選擇可回收處理的材料，將機(jī)械設(shè)備的各個(gè)零部件按照材料分類放置在一起，防止不同回收指標(biāo)的材料混合在一起，因此，優(yōu)化了材料回收流程，提升了機(jī)械材料質(zhì)量。

3.2碳鋼、合金鋼材料的選擇和應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的材料是碳素鋼及合金鋼，碳素鋼具有成本低、生產(chǎn)便捷、適用范圍廣等特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，碳素鋼通常應(yīng)用于強(qiáng)度需求較低的零件中，由于碳素鋼的韌性和強(qiáng)度相較其他材料較低，因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中是存在一定局限性的。而合金鋼材料的應(yīng)用則彌補(bǔ)了這種遺憾，合金鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上，通過(guò)加入一定比例的合金制成，其強(qiáng)度和韌性都強(qiáng)于碳素鋼，將其應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，不僅能夠強(qiáng)化機(jī)械設(shè)計(jì)零部件的質(zhì)量和性能，還能在很大程度上提升產(chǎn)品的耐磨性，是應(yīng)用價(jià)值較高、應(yīng)用較廣泛的一種材料。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的具體需求選擇碳素鋼與合金鋼，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最佳性能。

3.3載荷型材料的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造的過(guò)程中，材料失效的現(xiàn)象普遍存在。材料失效，主要是因?yàn)椴牧系妮d荷性能有限。因此，需要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)載荷型材料的使用，在對(duì)其性能進(jìn)行綜合了解的基礎(chǔ)上科學(xué)選擇，保障這些材料的安全使用。另外，還要對(duì)載荷材料的荷載要求進(jìn)行注意，要能夠保證機(jī)械設(shè)備在后期的應(yīng)用過(guò)程中，符合相關(guān)的使用標(biāo)準(zhǔn)。只有選擇使用了符合標(biāo)準(zhǔn)的載荷材料，才能更好的減少材料失效現(xiàn)象，保證機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能與實(shí)用性能相一致。

4.機(jī)械設(shè)計(jì)中金屬材料的選擇策略

4.1選擇新型安全材料

近年來(lái)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新型材料在機(jī)械制作中也獲得了良好的應(yīng)用效果，其安全性能與環(huán)保性能較之于傳統(tǒng)材料也得到了大幅度的提升，對(duì)于環(huán)境保護(hù)工作也有著積極意義。一般情況下傳統(tǒng)的金屬材料自身還具備有非常強(qiáng)的危害性，在后期加工過(guò)程中因?yàn)橐幌盗械幕瘜W(xué)變化，還會(huì)導(dǎo)致有害氣體產(chǎn)生，對(duì)于接觸者與當(dāng)?shù)丨h(huán)境也會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行金屬材料的選擇時(shí)，還需要在滿足了機(jī)械設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)上，盡可能選擇新型材料來(lái)進(jìn)行機(jī)械零件的制造工作，避免傳統(tǒng)材料使用中所造成的經(jīng)濟(jì)損失跟生態(tài)破壞。例如金屬泡沫材料就是一種比較安全的應(yīng)用材料，不僅對(duì)人體以及環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生副作用，還有著可循環(huán)利用、適用性強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在高功率的機(jī)械電子設(shè)備中也能夠獲得良好的應(yīng)用效果。

4.2注意材料的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用

為保證材料的有效應(yīng)用，要對(duì)材料的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行明確。首先，設(shè)計(jì)人員要能夠?qū)Σ牧系奈锢硇阅苓M(jìn)行充分的分析應(yīng)用。比如對(duì)材料使用過(guò)程中的粘度、熔點(diǎn)、磁性能、傳熱性能等等，進(jìn)行充分的分析，并保證其合理的使用。其次，要對(duì)材料的延伸性能進(jìn)行充分的分析。比如要根據(jù)實(shí)際的使用環(huán)境，對(duì)材料在不同環(huán)境中的變化情況進(jìn)行分析，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。最后，要對(duì)材料的化學(xué)性能進(jìn)行分析。比如對(duì)材料的可燃性、腐蝕性、氧化性等特點(diǎn)進(jìn)行分析，保證在特殊設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)化學(xué)性能的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綜合應(yīng)用，發(fā)揮出材料的最佳使用效果。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和處理，直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量。為促進(jìn)當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，提升我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械設(shè)計(jì)人員需要按照設(shè)計(jì)要求和具體問(wèn)題進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，對(duì)材料工藝進(jìn)行有效處理，把握不同材料的優(yōu)勢(shì)，正確選擇和應(yīng)用材料，提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量。

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