機械設計中的材料的選擇和應用解析

李冠效+雷長貴

摘 要 隨著現代化工業進程的不斷加快，對機械設計行業也提出了更多的要求。機械設計中的材料的選擇和應用是機械設計行業的基礎。在新形勢下在材料進行材料選擇和應用時要全面考慮，選擇的材料不僅要滿足設計要求，而且還要環保。文章分析了機械設計材料的選擇和應用，提出了一些在材料選擇和應用策略。

關鍵詞 機械設計；材料；應用

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0086-02

在機械設計中對材料的選擇和應用已經成為了一個熱點問題，隨著機械行業的不斷發展，我國的經濟增長方式和可持續發展不斷加深，機械材料的選擇和應用也是一個重要的環節，本文對機械設計材料的選擇和應用進行了探討和分析。

1 機械設計中選擇材料的意義

隨著經濟的不斷發展，機械加工行業面臨著嚴峻的考驗。機械的需要不斷增加，導致了材料短缺的現象的發生。材料是機械生產的重要組成部分，只有保證機械材料的及時的供應，才能包工工業生產的重要進行。針對這種現象，就要重視機械的選擇工作，在選擇機械材料時不僅要選擇實用性強的材料，在選材的過程中還要選擇材料的經濟性和環保性。只有選擇良好的機械材料，才能保證機械設計行業的正常發展。

2 機械設計材料的選擇和應用分析

調質工藝以及有關設計應用分析：

常用的熱處理技術就是調質技術。在工業生產中很多材料的都可以用調質技術來出來，可以提高材料的綜合性能，也可以提高材料的拉伸強度。通過拉伸材料的不斷提高可以使零件的重量。還可以減少零件所占用的空間。在工藝生產中運用調質技術可以減少機械的空間。

在進行調質技術時要注意以下問題。

1）要注明調質。在知識注明進行熱處理的條件下，很多廠家就會使用其他特處理技術。如采用正回火來達到硬度要求。正回火技術會讓材料的強度降低很多。可能導致材料出現斷裂的現象。

2）要注明調質的硬度范圍，這樣可以方便工廠的生產，如果硬度范圍規定的過窄就無法滿足生產要求。

3）硬度和強度要適中。硬度和強度標注要執行國家標準，要按照相關標準進行參考。

3 機械設計常用的材料

1）金屬材料。在眾多工程材料中，金屬材料使用的最廣泛，據統計在機械產品中金屬材料在90%以上。在機械材料中鋼鐵材料被大量使用，因為它們的強度和韌性都比較好，而且價格便宜。還能滿足不同的性能要求。在金屬材料中，合金的性能是比較優良的，適合制作各種零部件。

2）高分子材料。高分子材料通常包括塑料和合成纖維。這種材料有在工業生產中有很多優點，材料的來源比較豐富。可以從天然氣中提取，它們對能源的消耗比較少，密度小有很好的延展性。

3）陶瓷材料。陶瓷材料是以氮化硅和碳化硅為主要成分。陶瓷材料的主要特點是硬度高、耐腐蝕、密度低、抗壓強度高的特性。目前陶瓷材料多用于制作密封零件。陶瓷材料的缺點是比較脆，容易斷裂，價格比較昂貴。

4）復合材料。符合材料是由兩種以上不同的材料構成的，通過物理和化學的方法組合成一種新的材料，這種復合材料的性能可以滿足不同的工藝生產要求。復合材料可以分為金屬和非金屬兩種。金屬材料包括鋁、鎂還有合金。非金屬材料有樹脂、橡膠、陶瓷等。增強型材料有玻璃纖維、碳化纖維還有金屬絲等。

4 機械設計材料的原則

1）載荷應力大小與性質。從強度方面來考慮，要在了解材料的基礎上進行選擇，比較脆的材料適用于靜載下的工作零件，在沖擊力比較大的情況下最好采用塑性材料。

2）機械的工作情況。溫度對材料的影響，在對材料進行選擇的時候要考慮到材料的膨脹系數，要選擇膨脹系數較少的材料。要避免材料在高溫時發生松動，材料會隨著溫度升高而變化。機械在作業時會發生磨損。所以在選擇材料時要選擇硬度強、耐磨性好材料。

3）零件的復雜程度以及材料加工的可能性。結構復雜的零件要選用鑄造毛坯，或者用板材擠壓元件進行焊接。結構簡單的零件可以用鍛造法。

4）機械的經濟性。在選擇機械材料要選用價格低廉的材料，不能選用價格昂貴的材料。在制造箱體的材料時選用鋼板焊接是比較好的，可以省掉一些生產費用。

5）材料的利用率。可以采用無切削的鑄造方法，可以提高材料的利用率。

6）材料的供應情況。對于小批量零件應減少材料的使用。

5 材料選擇和應用在機械設計中的注意事項

材料的選擇是機械設計的重要內容，要想做好設計工作就是滿足設計產品的實用性，還要考慮到材料的經濟性和安全性，還要實現企業的可持續發展要求。因此在機械材料選擇時要注意以下幾點。

1）材料的機械性。機械材料的應用要以工藝為生產指標。在機械生產中鑄造工藝、熱處理工藝、切削工藝等技術。面對機械材料的應用范圍不同，機械材料的選擇要考慮到可操作性。在機械材料的選擇過程中要合理設計部件的構架。選擇的材料要滿足生產要求。

2）材料的經濟性。對于材料的選擇要注意經濟性，在材料的選擇上不但要達到技術要求還要考慮價格因素，對材料的成本和生產工藝要進行合理控制，這就要求要符合企業的生產條件，對機械零件的加工進行有效控制。

3）材料的環保性。在機械材料的選擇中要注意環保性，這是一個非常重要的方面。隨著經濟不斷發展，在發展經濟的同時也對環境造成了很大影響。所以在選擇機械材料時要考慮到環保的問題。要考慮到成本和污染的問題。

6 機械設計中材料的應用

在機械行業中，機械分類有很多種類。在選擇時要考慮到材料的使用性，選擇適合的材料在機械設計中是很重要的。設計人員要對機械材料有一定的了解，要根據不同的設計要求，選擇合適的材料。

對于不同的機械零件因其用途的不同要選擇不同的材料，這就要求設計人員在了解材料的基礎上合理的選擇材料，適當運用熱處理等技術發揮機械材料的潛力。在選擇材料時要考慮到材料的經濟性和實用性，從而不斷的促進企業的經濟發展。

7 結束語

機械材料的選擇和應用在機械設計行業中具有重要的意義，我們在選擇機械材料時要考慮到材料的實用性和經濟性，只有這樣才能高效的完成機械工作，為機械設計行業的發展奠定良好基礎。

參考文獻

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[4]王杰，程明遠，李士曉.淺談機械設計加工中注意的幾個問題[J].科技信息，2011（11）.

作者簡介

李冠效（1984-），男，講師，本科，研究方向：數控加工，機械加工。

雷長貴（1981-），男，講師，本科，研究方向：數控加工，機械加工方向。endprint