機械設計中材料的選擇和應用研究

劉銘山

摘 要：現階段我國的工業現代化得到了快速發展，機械工程設計也在這其中有了跨越式的進步。但與此同時，在機械設計材料的選擇和應用上出現了過度消耗的問題，很多材料都有不同程度的資源缺乏，甚至出現了供應不了機械設計需要的情況。所以必須要積極開發新資源，還要以可持續發展為理念多選擇和應用那些環保型的材料。基于此，文章首先分析了機械設計選材的重要意義和需要注意的事項，然后重點分析了各種機械設計中材料的選擇和應用，希望通過文章的分析，能夠對相關工作提供參考價值。

關鍵詞：機械設計；材料選擇；可持續性發展

機械設計中很重要的部分就是材料的選擇和應用，它的優劣將直接作用于機械設計的質量和功能，現階段正處于資源缺乏之中，所需要使用到的材料就成為了關注的重點。可持續發展已經成為我國的發展國策，所以在機械設計中材料的選擇和應用也要遵從此原則，在保證材料質量的前提下，那些經濟性、環保型的新型材料是最佳選擇。總之，在機械設計達到標準的情況下，以可持續發展為導向，才可稱得上是機械設計的科學選材和應用。

1 機械設計選材的重要意義

在經濟社會不斷發展下，我國用于各項建設的機械化規模日益擴大，機械工程行業在我國的經濟發展中所發揮的作用越來越大。其實現了跨越式的發展，使我國各項事業的經濟效益獲得了持續增長，為我國的經濟發展注入了更多的原動力。但是機械行業的大發展也造成了機械材料耗費資源的問題，現階段我國的機械設計材料存在消耗過度的問題，已經很難滿足機械設計加工的生產需要。所以為了能夠得到持續的發展，在機械設計材料的選擇上要更為經濟、環保才行，這也是時代發展的要求。

機械設計材料的選擇和應用要更加科學合理，每一種材料資源都要得到最大化的利用，還要對機械設計結構、功能有一個綜合的評估，然后運用現有條件，選擇科學合理的機械設計材料來滿足機械工程的應用要求。

2 材料的選擇和應用所需要注意的方面

2.1 注重選材的經濟性與適用性

材料的適用性和經濟性是最應該優先考慮的。相關設計人員應首先對設計中所能夠涉及到的各類工藝進行一個全面的了解和研究，再結合實際設計需求選擇性價比最高的經濟適用的材料，使材料的使用價值能夠得到最大化的發揮，使材料和設計的要求相契合，并在設計中將其功能完全的發揮出來。諸如，在機械鑄造工藝中要保證材料良好的吸氣性、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。每種材料所具備的特性是不同的，這就為機械設計工藝提供了多種選擇，在不影響工藝要求的情況下，將工藝需要材料的各種特性掌握到位，科學合理的選擇材料才能保證機械工程持續、健康發展的根本。設計材料的適用性得到了最大化滿足的同時還要考慮材料的經濟性。做到質量合乎標準規范，價格經濟實惠。能夠循環使用的機械材料，應盡量的循環使用，這樣能夠減少資源消耗，節約設計成本，提高經濟效益。

2.2 注重選材的節能性和環保性

節能環保已經是現階段時代發展的必然選擇了，不斷發展的社會經濟，使人們的生活水平得到了大幅度提高，但也帶來了資源的消耗和短缺，資源的頻頻告捷，使人們對環境保護重視起來，也隨著發展而深入人心。作為環保問題的關鍵要素，環境破壞與資源消耗成為了人們關注的重點，要想實現可持續發展，控制生產過程中的過度消耗是必不可少的環節。所以材料的節能性和環保性對我國的機械化發展很重要。相關的設計人員要秉承著可持續發展的理念，在滿足了設計要求的情況下，選擇那些低能耗、低污染的材料，做到科學的設計、合理的選材，減少不可再生資源的利用，使資源利用得到高效的發展。

2.3 選材的可持續性發展

可持續發展是貫穿于整個機械設計選材中的，要從設計本身出發，將材料的潛力最大化的發揮出來，最終應用設計中。

3 機械設計中材料的選擇和應用

機械設計中，對于材料的選擇和應用不但要滿足設計的要求，還要考慮材料的特性、功能和資源供應能否持續上。具體闡述如下。

3.1 實用性機械材料的選擇應用

實用性是機械設計中材料選擇應該先考慮到的。設計中，材料的應用通常需要根據設計工藝指標進行合理鑄造、加工、切削、熱處理等。而這些工藝對材料的特性要求比較高，材料必須滿足工藝的要求，進而保證零件加工能夠符合設計要求。在加工零件時，材料的強度和耐磨性能是必須要考慮到的，并且很多時候外觀上的材料在加工后都有一定的特殊要求，這就要求材料能夠滿足加工的要求。

3.2 載荷類型機械材料的選擇應用

機械設計加工時，機械材料會有失效的情況存在，在機械零件被應用到工作中時，也有可能會產生抑制失效問題，之所以會有這樣的問題出現，主要是因為設計時所選擇的材料在負荷能力上存有偏差，要想達到機械設計的有效應用，材料的選擇應用極為關鍵。選擇的材料要具備一定的荷載能力，還要依照設計的要求，價比高、荷載能力強的材料才是設計的首選。

3.3 低消耗機械材料的選擇應用

現階段可持續發展已然成為一項基本國策，并被廣泛應用到各項事業的建設中。從機械設計的角度來看，要實現可持續發展，設計時所選擇和應用的材料要具備低消耗、無污染的特性。在材料的處理上也要采用低消耗的環保方法。熱處理是機械加工中經常會使用到的工藝，它對于材料的使用壽命和性能損壞最為嚴重，它還能是破壞環境的殺手。盡量減少使用熱處理，在冷、熱軋狀態下材料性能發揮較好的材料是機械設計的理想選擇。如若熱處理無法避免，可以選擇那些處理流程簡單易操作的材料，也能夠起到減少消耗，降低污染的效果。

3.4 無害機械材料的選擇應用

用于機械設計加工的材料很多都帶有一定的危險元素，如Ni元素。它們除了會對環境造成污染外，還是傷害人身體的極大的安全隱患。所以在材料的選擇上要特別注意材料的檢測，防止有害材料夾雜在里面，使用到機械設備中。

3.5 可回收機械材料的選擇應用

用金屬制成的零件在機械設計中占有不小的比重，但是金屬屬于稀有物質，產量不多，在過去的機械設計應用中已有很大的消耗，越來越少，這也在一定程度上影響了機械化的持續發展。鋼材在機械設計中也是應用極為廣泛的，但是其類型比較多，不好回收。可持續發展的原則下，應以那些可回收循環利用的機械加工材料為最佳的材料選擇對象。

4 結束語

通過文章的分析使我們充分的了解到在我國的科學大發展大繁榮的背景下，我國的工業機械化程度在不斷深化，取得了一個又一個的成就，但我們也應該清楚的看到另有一些問題相伴而生，其中就有機械材料的過量消耗和浪費。這種消耗和浪費不利于機械行業的可持續發展，必須進行有效地抑制，要做到這一點就要科學合理的選擇和應用材料。在經過研究和分析設計的要求和材料的自身特性后，科學的選擇和應用那些經濟性、無污染、安全環保的新型機械加工材料，才能夠實現機械行業的可持續發展，也是必然的發展趨勢。

參考文獻

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