機械設(shè)計中的材料的選擇和應(yīng)用分析

■呂玉磊 ■河南豫晨建筑工程有限公司，河南 鄭州 450000

材料的選擇和應(yīng)用是機械設(shè)計中的重點問題，材料的好壞直接影響機械設(shè)計的質(zhì)量和功能，而當(dāng)下資源緊缺的機械設(shè)計環(huán)境使得應(yīng)用開發(fā)新型機械設(shè)計材料成為重要的發(fā)展方向。對于機械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用，必須堅持可持續(xù)發(fā)展的原則，在注重材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，選擇經(jīng)濟性高、綠色環(huán)保型的新型材料。保證機械設(shè)計達到工業(yè)需求的同時，堅持可持續(xù)發(fā)展策略，實現(xiàn)工業(yè)機械設(shè)計合理化選材和應(yīng)用。

1 機械設(shè)計選材的重要意義

隨著全球經(jīng)濟一體化發(fā)展，城市建設(shè)機械化規(guī)模的持續(xù)擴大，機械工程行業(yè)正逐漸在國民經(jīng)濟發(fā)展眾占據(jù)越來越關(guān)鍵的地位。機械工程行業(yè)的飛躍式發(fā)展，經(jīng)濟效益的不斷提升，給我過市場經(jīng)濟主導(dǎo)的國民經(jīng)濟發(fā)展帶來的巨大的保障。在機械工程行業(yè)突飛猛進的今天，日益消耗的機械原材料成為我國較為突出的資源損耗。當(dāng)前很多機械設(shè)計原材料已經(jīng)消耗過度，無法滿足對機械設(shè)計加工的持續(xù)供應(yīng)。從科學(xué)發(fā)展觀出發(fā)，實現(xiàn)機械設(shè)計選材的經(jīng)濟性、綠色環(huán)保性生態(tài)發(fā)展勢在必行。

相關(guān)科研學(xué)者提出，在機械設(shè)計的選材應(yīng)用工作中，必須更加重視材料選擇的合理性，充分利用好每一份機械材料資源，對機械設(shè)計結(jié)構(gòu)、功能作出最為綜合的評價，結(jié)合現(xiàn)代材料資源條件，選擇合理的機械設(shè)計材料實現(xiàn)機械工程應(yīng)用發(fā)展。在機械設(shè)計選材應(yīng)用過程中需要著重關(guān)注的各個要點內(nèi)容成為未來機械工程可持續(xù)發(fā)展的必然焦點。

2 在機械工程設(shè)計中設(shè)計材料的選擇和應(yīng)用應(yīng)注意的事項

2.1 注重選材的經(jīng)濟性與適用性

在機械工程設(shè)計中對于材料的選擇應(yīng)用首先需要關(guān)注的就是材料的適用性和經(jīng)濟性。對于機械設(shè)計人員來講，需要對整個機械設(shè)計涉及的鑄造工藝、生產(chǎn)工藝，裝配工藝和焊接工藝等進行綜合性分析，結(jié)合實際設(shè)計需求選擇低價值、高質(zhì)量的經(jīng)濟適用型機械材料。從而最大程度上開發(fā)材料的使用價值，保證材料契合設(shè)計需求，在機械設(shè)計中發(fā)揮出應(yīng)有的材料功能。比如，在機械鑄造工藝中需要保正材料具備良好的吸氣性、收縮性、偏折性和流動性;而在鍛造工藝中則要求材料必須具備較好的沖壓性、可鍛性、冷鐓性和斷后冷卻性;焊接工藝對材料的適用性和敏感性要求較高。機械加工材料的不同特性為機械設(shè)計工藝提供了不同的材料選擇，在保證滿足工藝需求的前提下，把握好工藝需求材料的各種特性，合理化選擇材料才是機械工程發(fā)展的正確方向。在注重了機械設(shè)計材料的適用性后，還需要根據(jù)工程預(yù)算合理考慮設(shè)計材料的經(jīng)濟性。既要做到選材的質(zhì)量要求達標(biāo)，也要保證經(jīng)濟實惠的材料價格選擇。而對于可循環(huán)利用的機械材料，在整個機械設(shè)計中應(yīng)當(dāng)循環(huán)利用，降低資源消耗，減少機械設(shè)計成本，提高整體的經(jīng)濟效益。

2.2 注重選材的節(jié)能性和環(huán)保性

節(jié)能環(huán)保這一話題在當(dāng)今時代的社會可持續(xù)發(fā)展中占據(jù)一定的地位，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步迅速，資源的消耗與破壞愈演愈烈，直接影響著環(huán)境問題的發(fā)展。現(xiàn)如今，人們的經(jīng)濟環(huán)保意識逐漸加強，環(huán)境保護成為社會熱議的焦點話題。環(huán)境破壞與資源消耗成為環(huán)保問題中的重點環(huán)節(jié)，社會的可持續(xù)性發(fā)展策略必須嚴格控制生產(chǎn)資源的過度消耗。因此，在我國的機械化發(fā)展進程中，機械設(shè)計選材的節(jié)能性和環(huán)保性十分重要。機械設(shè)計人員必須堅持國家的可持續(xù)發(fā)展策略，這設(shè)計過程中盡可能在保障設(shè)計需求的前提下選用低能耗、低污染的工程材料，采用合理設(shè)計、合理選材，節(jié)約不可再生資源的應(yīng)用，實現(xiàn)資源利用高效性發(fā)展。

2.3 選材的可持續(xù)性發(fā)展

在機械設(shè)計選材的全過程遵循可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，重點關(guān)注機械工程設(shè)計的可持續(xù)性發(fā)展。從設(shè)計需求出發(fā)，充分挖掘應(yīng)用材料潛力，結(jié)合材料特性，針對性實現(xiàn)設(shè)計應(yīng)用。

3 機械設(shè)計中材料的選擇和應(yīng)用

在機械設(shè)計工程中，對于材料的選擇和應(yīng)用，必須滿足機械工程設(shè)計需求，同時還要考慮材料的特性、功能和資源供應(yīng)可靠性。以下針對接卸材料特性，對機械設(shè)計選材應(yīng)用進行分析。

3.1 實用性機械材料的選擇應(yīng)用

在機械設(shè)計中對于材料的選擇應(yīng)用需要首先考慮機械材料的實用性。在機械設(shè)計中，材料的應(yīng)用通常需要根據(jù)設(shè)計工藝指標(biāo)進行合理鑄造、加工、切削、熱處理等。而這些工藝對材料特征的要求比較嚴格，針對不同工藝，必須選擇滿足工藝要求的特性材料，在保證生產(chǎn)需求的前提下，確保零件加工符合設(shè)計需求。零件的加工需要考慮材料的強度和耐磨性能，同時對于材料加工后的外觀上很可能存在特殊要求，這就需要更具不同的零件需求特征，選擇合理的加工材料，滿足加工需求。

3.2 載荷類型機械材料的選擇應(yīng)用

機械設(shè)計加工過程中，機械材料可能會出現(xiàn)失效現(xiàn)象，而在機械零件被應(yīng)用到機械運行狀態(tài)時，也可能出現(xiàn)抑制失效問題，這些情況都是由于設(shè)計選擇的材料在負荷能力上存在差異導(dǎo)致的。為了有效保證機械設(shè)計正常應(yīng)用，這就需要嚴格掌控機械設(shè)計材料的選擇應(yīng)用。選材時必須重點估算材料的荷載能力，結(jié)合設(shè)計需求，合理選擇性價比高的綜合荷載能力強的優(yōu)質(zhì)材料。

3.3 低消耗機械材料的選擇應(yīng)用

我國可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)用在各行各業(yè)，對于機械設(shè)計來講，可持續(xù)性發(fā)展就必須保證設(shè)計選材和應(yīng)用的低消耗、無污染特性。在機械設(shè)計中，對材料的加工處理也需要注意低消耗和環(huán)保方式和方法。在機械加工處理工種，熱處理是目前對機械材料使用壽命和性能損壞影響最大的加工工藝，而且這種加工工藝還會對環(huán)境造成重大污染。所以盡量規(guī)避熱處理加工工藝，在機械設(shè)計中可選擇冷、熱軋狀態(tài)下材料性能發(fā)揮較好的材料。如果無法避免熱處理加工，則選用處理流程簡便的材料，這樣就可以降低消耗和減小污染。

3.4 無害機械材料的選擇應(yīng)用

在機械設(shè)計加工中，很多材料可能回帶來一定的危險元素，比如Ni元素。這類元素不僅污染環(huán)境，還會對人體造成永久性傷害。所以需要在選擇機械材料時，注意對材料的檢測，避免有害材料混入其中，被應(yīng)用到機械設(shè)備里。

3.5 可回收機械材料的選擇應(yīng)用

機械設(shè)計中相當(dāng)一本分零件都是金屬制成，而金屬的產(chǎn)量有限，隨著機械化建設(shè)的消耗，已經(jīng)越來越稀薄，這也使機械化發(fā)展受到限制。鋼材的應(yīng)用在機械設(shè)計中比較常見，而鋼材類型眾多，對于回收工作帶來一定的困難。不同類型金屬元素混合，導(dǎo)致回收工作中浪費材料。所以，在保證機械工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時，必須保證選取可回收循環(huán)利用的機械加工材料。

4 總結(jié)

隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的進步和我國社會主義經(jīng)濟建設(shè)的蓬勃發(fā)展，我國工業(yè)機械化建設(shè)不斷取得新突破，而伴隨著機械化建設(shè)發(fā)展出現(xiàn)的就是機械原材料的過量消耗和浪費。為了降低機械材料的過量消耗和浪費，合理選擇和利用材料成為當(dāng)下機械設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展方向。充分分析設(shè)計需求和材料特征，合理利用經(jīng)濟性、綠色無污染、安全環(huán)保的新型機械加工材料，已經(jīng)成為機械化發(fā)展的必然趨勢。

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