試論機械設計中材料選擇的重要性

趙經國

（洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 471039）

試論機械設計中材料選擇的重要性

趙經國

（洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 471039）

近幾年來，由于我國經濟的迅速發展，科研技術水平也在與日俱增，各方面水平也都在逐漸地發展進步。在社會的運作這整個過程當中，機械可以說是我們不可或缺的重要物品之一。隨著科技的日益發展進步，人們對于機械設計的要求變得越來越高，特別是在機械設計中的材料選擇這一方面，因此，對于材料選擇研究這一方面引起了眾多科學家們的特別關注。本文通過對現狀的討論然后對機械設計中材料選擇的重要性與在這方面需要注意的問題進行解釋說明，希望能夠為機械設計工作提供有利的意見與建議。

機械設計；重要性；材料的選擇與應用；使用性能；荷載性能

1 引言

現如今，城市的現代化建設事業正蒸蒸日上，機械的普及使用變得十分重要，為了能夠有益我國經濟的快速發展，我們應當對機械設計方面進行適當的改進提升，在日常的工作中，每一細節都要認真處理，而在機械設計這一過程中最最關鍵的便是材料的選擇應用，其選擇應用將關系到所涉及產品的質量安全。在這一新時代，機械設計將會遇見各種困難遭遇諸多瓶頸，而其材料的選擇應用將會起到十分重要的作用。

2 機械設計中材料選擇的重要性

現今，隨著經濟的快速發展，我國對各種資源的需求也逐漸擴大，尤其是在機械設計中所需要用到的資源已被大批量的收集并且加以利用了，而這些材料當中存在著不少稀缺資源，所以在這個能夠為我們所利用的資源越來越少的時代里，對于機械設計中材料的選擇應用以及與稀缺的原材料這兩者之間的矛盾需要我們進行充分考慮，更需要我們準確掌握住整個機械設計行業的前景，這其中原材料的選擇是這一行業非常基礎的元素之一，因此為了確保機械設計工作的有效完成，我們首先應需要確保設計生產過程中材料的供應，這便是對于當前機械設計這一行業提出的最為重要的問題。其中，還應當在材料選擇方面進行充分的考慮，除了考慮選擇使用合適的并且能夠節約成本的材料，還需要考慮到這一選擇是否有利于資源的節約以及對環境保護是否有利等這些重要問題。因此，能否選擇科學合理的材料對于推進機械設計行業的平穩發展起到了關鍵性的作用。

3 在機械設計當中對于材料的合理選擇和應用

3.1 機械設計中材料的選擇

在機械設計中對于材料選擇這一關鍵問題上，本文主要從以下兩點進行解釋說明：

3.1.1 使用性能方面

第一點，在機械設計中的材料選擇方面，首先應當考慮的便是材料的使用性能，這是對材料的質量以及對機械性能最為主要的保障因素。一般，對于不一樣的機械設計當中所使用的零件在材料的選擇上都有著不同的規范標準，不同的零件在強度以及耐磨性能上都有與其自身相應的要求，甚至有些零件在外觀上還需要達到一定的美觀標準。因此，這就要求設計工作人員應當對目前實際狀況進行仔細的分析之后，才能開始材料的選擇工作，這便要求設計工作人員能夠十分完美的掌握機械零件在各個方面的性能以及各個方面的要求標準，更要能夠準確的把握機械設計零件的使用性能。如此，才能夠真正做到科學合理地選擇材料。

3.1.2 荷載性能方面

第二點是對于荷載性能種類的選擇，在機械設計制造的零件在生產過程中大部分可能會產生零件不能正常工作、失去性能或者無效等種種突發狀況，這種情況的發生極有可能是因為零件的使用材料的荷載能力達不到標準規范而造成的，然而零件本身所具備的使用性能以及機械使用材料的荷載性能能夠得以解決，因此，對于機械材料的荷載性能與由于抑制失效而無法進行正常工作的零件性能之間的矛盾要求設計工作人員在進行材料選擇的過程當中要十分注意將機械零部件所使用的材料的荷載性能與能力的大小當作選擇的標準。在材料荷載能力的選擇上主要有兩個具體的表現，其一表現為在荷載力的壓力下使得零部件發生彎曲或者扭轉的情況下，這時候的應變力會全部集中于材料的表外層，這一現象表明材料的外表層可以成功抑制住這類零件失效無法正常工作的狀況。在機械設計的過程當中，面對需要材料來承擔荷載力的時候，我們可以采用碳鋼調質與低碳鋼滲碳的處理方式，對材料進行加工處理；另一方面，可以從單純的壓縮應變能力，或從承受剪切與拉伸的材料零件來考慮，此時此刻，荷載力在材料零件的橫截面上將會十分均勻地分布，這一現象也就簡單地表明了我們在機械設計中材料的選擇方面，均勻的分布著一些較為重要的材料零部件，這便是我們在荷載類型中的重要選擇。在這一基礎上將能夠很大的提高機械設計的加工及以后的生產效率。

3.1.3 較低消耗能源與污染的材料

在機械材料的選擇方面，所采用的材料應當以低消耗能源與污染的材料為主。一方面應盡可能避免最后要采取熱反應處理的材料。凡是采用熱反應處理過的材料，都會影響到它的使用壽命以及零件的使用性能，并且這種加工工藝對環境也會造成較大的污染。所以，機械材料應盡可能選擇那些在冷拔、熱拔的狀態下都能夠充分發揮自身性能的材料。另一方面，材料應當選擇較少熱處理程序的材料。當所使用的材料必須進行熱處理的時候，應選擇程序較少的材料，通常可采用鋼對齒輪加工制造，這種穿透性加熱在材料冷卻后，表面便會出現淬硬。

3.2 機械設計中對于材料應用的注意事項

選材效果是機械設計的材料應用的顯著表現，它在工作生產中起到了十分重要的作用，所以在選擇材料的同時還要全方面考慮到經濟性與節能環保的統一，盡可能做到工業綠色發展。

3.2.1 貫徹可持續發展觀

機械設計工作者在機械材料的選擇和應用方面必須堅持貫徹可持續發展觀來進行。如此才能夠確保機械能夠達到最好的設計效果，將材料的內在潛力充分挖掘出來，達到整合設計與節約資源的目的，促進機械設計能夠平穩、全面發展。另一方面也與我國的經濟可持續發展觀念相一致。

3.2.2 重視綠色環保

在材料的選擇應用時，要確保其與綠色環保觀念相統一。現階段，從社會的發展現狀我們可以看出，經濟的迅速發展可以說是以環境的破壞為代價。目前，不可再生的能源資源正在急劇枯竭，環境的污染破壞也嚴重威脅人類的生活。所以，在材料的選擇應用時應當秉承綠色環保這一理念來進行，降低能源消耗，節約資源，為環保工作貢獻力量。

3.2.3 經濟性和實用性

在材料的選擇應用時，要重視其經濟性與使用性相結合。①從材料的實用性能來看，機械的設計過程中由于工藝的鍛造、鑄造、焊接、切削加工、粘結固化及熱處理等都對材料的選擇應用有不同的要求。例如：焊接工藝要求材料接頭滿足焊接的敏感性與使用性能的要求；鍛造工藝則要求材料滿足鍛后冷卻、可鍛性、熱裂傾向性、沖壓性、吸氣性等要求。②從經濟性來看，為了有效節約原材料成本及加工成本，在滿足材料實用性基礎上進行經濟性選擇，這樣便能夠節約設計加工成本，確保機械設計的發展。

4 總結

在新時代條件下，機械設計的科學發展對促進我國的工業進步、經濟發展及社會化建設都有著非常重要的影響和作用。所以，在機械設計這一方面需要我們投放大量的時間與精力才可以確保行業的平穩發展提升，而在機械設計的過程當中對于材料的選擇與應用是一個關鍵點，在具體生產過程當中需要全面考究各個方向才能夠打牢鞏固機械設計的基礎，才能有效地促進機械設計行業的發展，這便需要我們不斷的學習實踐。

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1004-7344（2016）03-0197-02

2016-1-15