機械設(shè)計中的加工材料選擇因素分析

田佳琦

（山崎馬扎克機床（遼寧）有限公司，遼寧 大連 116000）

一、機械設(shè)計中加工材料的應(yīng)用

（一）陶瓷類材料

陶瓷類材料主要的部分是氧化硅和碳化硅，其最優(yōu)異的特點就是耐化學(xué)腐蝕性比較高，還具有較高的硬度和比較低的密度，需密封性較強的元件就可以選陶瓷類材料。

（二）高分子類材料

高分子的材料具體是指的類似合成纖維之類的材料，其材料的來源是比較廣泛的，并且運用到多個領(lǐng)域。其最大的優(yōu)勢就是在制造的過程中所產(chǎn)生的能耗是比較小的，比如，它可以通過在天然氣中提取等一系列優(yōu)勢，使得這種材料在機械設(shè)計中也得到了較為廣泛的運用。

（三）新型金屬材料

1.記憶合金材料，最大的特點就是具備一定的記憶能力，在機械制造中，可以生產(chǎn)為金屬絲，具備一定的形變能力，而且能夠在一定作用力的情況下可以恢復(fù)成原本的形狀。一般，記憶合金材料在機械制造中進(jìn)行應(yīng)用，要想恢復(fù)原形，則可以通過運用高溫技術(shù)對其進(jìn)行處理。而且，記憶金屬材料在具備一定的記憶能力后，在生產(chǎn)過程中，能夠在各大行業(yè)中得到應(yīng)用。要想確保以及金屬材料在使用的過程中能夠發(fā)揮出功能，就必須對高溫處理技術(shù)加以重視，從而也說明了記憶合金材料在應(yīng)用中存在著不穩(wěn)定的特性，極為容易受到穩(wěn)定的印象，因此，在對記憶合金材料使用的過程中，必須要對周圍的溫度加以進(jìn)行控制，避免溫度發(fā)生變化，而無法發(fā)揮出記憶金屬材料的作用。

2.儲氫合金材料，是一種無任何污染以及儲存量較為豐富的一種新型金屬材料之一，而且，應(yīng)用范圍也相對較廣，完全符合了我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。儲氫合金的生成主要是由合金金屬以及氫化合物所發(fā)生的一種化學(xué)反應(yīng)，從而生產(chǎn)出的一種氫化物，在動力能源方面可以得到廣泛的應(yīng)用，可以極大地緩解我國礦產(chǎn)能源的市場壓力。該儲氫合金材料在高溫的環(huán)境下，也可以發(fā)揮出自身的功能，一般在航空航天設(shè)備以及飛機渦輪發(fā)動機等設(shè)備中進(jìn)行應(yīng)用。由于一般的材料在航空航天設(shè)備中應(yīng)用，由于會產(chǎn)生較高的溫度，一旦材料不耐熱，則會造成零部件大面積的損害，很容易造成飛機安全事故，而使用儲氫合金材料，可以有效地減少溫度所帶來的負(fù)面影響。

3.非晶態(tài)合金材料，具備一定的強度以及硬度，而且具備抗腐蝕效果，電阻率也相對較高，該金屬材料一般應(yīng)用在電氣設(shè)備機械制造中。而且在實際的應(yīng)用中可以有效得解決變壓器內(nèi)的鐵芯材料問題，可以為電氣設(shè)備的制造功能提供良好的保障作用。

（四）復(fù)合型材料

由兩種或者是兩種以上的材料進(jìn)行結(jié)合最終得到的產(chǎn)物可以稱為復(fù)合型材料。這種材料的類型比較多樣，其性能優(yōu)勢也各有不同，需要根據(jù)具體加工過程中不同的施工要求，來選擇不同的復(fù)合材料。

二、機械設(shè)計中材料選擇的因素

（一）實用性、功能性的因素

機械設(shè)計的過程尤為嚴(yán)格和謹(jǐn)慎，故在挑選材料時需要注重材料的功能性、環(huán)保性以及實用性，從多種因素著手。如果立足于設(shè)計內(nèi)容的層面，能明顯看出機械設(shè)計和藝術(shù)設(shè)計這兩者的概念有著明顯的差異，機械設(shè)計更注重實用性，并不過多地強調(diào)美感，根據(jù)具體設(shè)計目標(biāo)有序地展開。在機械設(shè)計的期間，需要按照材料自身的基本特性展開設(shè)計，這點在熱切以及鍛造這兩種工序中體現(xiàn)得特別明顯。一般情況下，材料性質(zhì)會對加工工序起到至關(guān)重要的作用，如果材料的質(zhì)量等級較高，那么加工起來也就更加容易，同時材料的殘次品率也就會顯著性降低。

（二）荷載大小和性質(zhì)的因素

在進(jìn)行機械設(shè)計的過程中，要考慮材料荷載的大小與性質(zhì)是否滿足設(shè)計所需，保證設(shè)計產(chǎn)品在使用時不出現(xiàn)問題。也要考慮材料的其他性能，保證實際應(yīng)用中產(chǎn)品不會出現(xiàn)質(zhì)量問題。

（三）零部件尺寸與質(zhì)量的因素

部分零件的加工不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，則容易導(dǎo)致加工后的金屬零件尺寸不符合實際生產(chǎn)所需，加工后的零件無法使用。經(jīng)過加工的金屬復(fù)合材料需要投入精密儀器中，而零部件尺寸和質(zhì)量與設(shè)計不符，將影響成品的質(zhì)量以及設(shè)備的使用價值。因此，必須重視零部件的尺寸與質(zhì)量。

（四）零部件工作環(huán)境的因素

不同的金屬復(fù)合材料具有不同特性，機械制造產(chǎn)品所需要適應(yīng)的工作環(huán)境也有所不同。在潮濕的環(huán)境中，所采用的金屬材料必須具有強大的抗腐蝕性能，在加工機械零件的過程中可選擇具有抗腐蝕能力的金屬材料。在高溫環(huán)境中，為了保證設(shè)備的正常運行，通常選取具有耐高溫性能的材料作為機械零件。因此，機械制造企業(yè)設(shè)計人員需要根據(jù)實際所需選擇合適的金屬材料，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境。

（五）經(jīng)濟性的因素

材料在機械制造中的應(yīng)用要有效兼顧經(jīng)濟性這一點，在盡量降低成本的前提下，以獲得較高的經(jīng)濟效益。因此，在新型技術(shù)材料選擇過程中，除了追求性能優(yōu)越之外，還要兼顧經(jīng)濟指標(biāo)。材料的使用要選擇一些性價比相對比較高的材料，結(jié)合金屬材料自身的延展性、耐熱性、抗腐蝕性、強度等，選擇合適的加工方法，實現(xiàn)機械制造成本的高效控制。

（六）綠色環(huán)保性的因素

堅持綠色環(huán)保的理念可以從一定程度上避免對生態(tài)環(huán)境造成破壞，從而更好地對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。在材料選擇過程中堅持綠色環(huán)保理念也可以有效提升機械設(shè)備的重復(fù)利用率。堅持綠色環(huán)保理念也可以有效降低機械設(shè)備在使用過程中的能源消耗。

選擇合適的新金屬材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料，而且這類金屬材料不易產(chǎn)生有毒有害氣體，能保證空氣不受到污染，滿足日常機械制造所需。各種金屬材料的特性不同，因此在加工過程中所應(yīng)用的加工環(huán)境也有所不同，機械制造企業(yè)應(yīng)選擇熱處理工藝較少的金屬材料，通過這樣的方式減小能源的消耗，既保證經(jīng)濟效益，也保證社會效益。在機械設(shè)計過程中，可以選擇碳素鋼作為常用的基礎(chǔ)材料，在碳素鋼中加入特別的合金材料，彌補碳素鋼強度低的不足，也能夠通過這種方式提高材料的耐腐蝕性以及耐磨性，從而提高機械產(chǎn)品的最終性能。

三、結(jié)語

在開展機械設(shè)計的過程中，必須考慮材料選擇的經(jīng)濟、實用、環(huán)保等因素，有效利用起來現(xiàn)有的資源，盡量避免不必要的浪費，致力于機械設(shè)計的材料選擇與應(yīng)用領(lǐng)域，為機械制造行業(yè)的發(fā)展奠定良好的市場，從根本上促使該行業(yè)平穩(wěn)發(fā)展。