機械設(shè)計中的材料選用分析

（昆明市交通技工學(xué)校 云南昆明 650109）

引言

隨著國家對工業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷推進，機械逐漸被人們重視，從而使機械行業(yè)在社會中的地位逐漸提高。機械將會在未來的發(fā)展中成為社會中的中堅力量。機械設(shè)計是機械行業(yè)的基礎(chǔ)，在機械行業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，材料的選擇又是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，因此對該項環(huán)節(jié)進行深入探討和研究有著深遠的現(xiàn)實意義。

一、機械設(shè)計的選材重要性分析

機械設(shè)計中的重點是材料的應(yīng)用選擇，對機械來說，材料至關(guān)重要，它的好壞可以影響到自身的功能與質(zhì)量，現(xiàn)下資源稀缺情勢下，機械設(shè)計必須本著材料正確應(yīng)用選擇的可持續(xù)原則，注重材料的經(jīng)濟性能與質(zhì)量，這也是保證工業(yè)正常發(fā)展需求的一大策略，隨著全球一體化經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴大，機械工程在整個國民經(jīng)濟中的發(fā)展地位都越來越關(guān)鍵。當前很多機械設(shè)計原材料已經(jīng)被消耗透支，無法滿足正常供應(yīng)，單以科學(xué)發(fā)展觀來看，實現(xiàn)材料選用的經(jīng)濟、環(huán)保性，是以后發(fā)展的必然趨勢。因此充分對每一份機械材料都利用完善，是機械選材應(yīng)用過程中各個要點內(nèi)容的發(fā)展焦點。

二、材料選擇的原則

1.載荷性材料

在化工實際生產(chǎn)過程中，化工設(shè)備通常面臨以下兩種情況 ：第一，在化工設(shè)備正常運作過程中，設(shè)備中的某一種或某一類零部件需要承受較多的作用力。較多的受力會使零件出現(xiàn)磨損甚至形變，造成設(shè)備使用壽命縮短。因此，對于一些在實際生產(chǎn)過程中受力較多的零件，需要考慮材料的耐磨性以及韌性等，可以考慮用強度較高韌性較強的在低碳鋼中滲碳的方式進行這類零件的材料加工。第二，對于一些受力均勻的設(shè)備，實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的力會均勻的施加在這些零件上。不論是擠壓或是拉伸，零部件都可以保持受力平衡的狀態(tài)，不會出現(xiàn)某一部分磨損速度較快的情況。

2.常見鋼材料的選擇

在化工機械設(shè)計中，鋼材是比較常用的機械材料之一。常用的鋼材料有兩種：碳素鋼和合金鋼。碳素鋼加工出來的機械零件性能穩(wěn)定，普遍適用于大對數(shù)種類的零件加工。除此之外，受國際鋼鐵價格的影響，國內(nèi)碳素鋼價格較低，使用碳素鋼作為加工材料可以降低企業(yè)成本。但是，碳素鋼中由于其碳含量較高，在具有較高強度的同時韌性較低。對于一些體積較大的零件，由于零件的某些部分在實際使用時會受力較大，韌性不佳會導(dǎo)致零件損壞，因此不適合加工大體積零件。

三、經(jīng)濟合理的選擇機械使用的材料

1.功能性材料的選擇

在機械材料選擇時，根據(jù)不同部件的功能要求，其所用的材料的性能需求就不同，根據(jù)材料特性，做到材料在不同零部件位置上的合理應(yīng)用，比如，部分零件應(yīng)該用到支撐力相對較強的位置，而一些臨建則需要用在耐磨性能要求較高的地方。還有一些零件是外觀件，對外觀有較高要求。所以說，機械設(shè)計期間，實施材料選擇的時候，必須要清楚各個零部件所具有的功能要求，然后結(jié)合個性化要求，合理選擇性能水平較高的機械材料。

2.經(jīng)濟實用

在進行材料選擇時，要注意結(jié)合用到的制作工藝。不同的材料具有不同的特性，因此不同材料所適用的制作工藝也不同。只有合適的材料才能進行零件加工滿足實際應(yīng)用的需要。同時，在注意實用性的基礎(chǔ)上要注意降低制造成本。對于一些要求較低的零部件。在材料選擇時要注意經(jīng)濟，在滿足適用的基礎(chǔ)上控制成本。

3.恰當?shù)倪x擇零件的加工工藝

結(jié)構(gòu)設(shè)計完的機械零部件進行生產(chǎn)時，需要采用相關(guān)工藝進行處理以提高零件綜合性能，這就要求設(shè)計人員應(yīng)具體分析不同機械材料考慮選用處理工藝的復(fù)雜度，確定最佳的工藝方案，才能使機械零部件順利進行生產(chǎn)，防止個別零部件由于加工工藝的不協(xié)調(diào)，影響整臺機械的生產(chǎn)進度。例如我們熟知傳動軸加工工藝路線，總結(jié)口訣的話：下料—車兩端面、鉆中心孔—粗車各外圓—調(diào)質(zhì)—修研中心孔—半精車各外圓、車槽、倒角—車螺紋—劃鍵槽加工線—銑鍵槽—修研中心孔—磨削—檢驗。有時不是所有的軸的加工上面所有的工序都有，那就要求設(shè)計的工藝路線進行調(diào)整優(yōu)化，使其總體的加工時間與機械其他零部件的加工時間相一致，使整臺機械各部分的零部件合理進行生產(chǎn)，進度一致。

4.低能耗機械選材

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)充分滲透于各個行業(yè)之間，機械設(shè)計這個領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展更為重要，因此必須保證材料的選擇可以滿足無污染、低能耗兩個應(yīng)用條件。機械設(shè)計時的材料加工可以進行消耗與環(huán)保方法的重點考慮，在具備影響力較大的幾個加工處理工種上嚴格篩選材料，比如，熱處理這項工藝，它對機器設(shè)備有著非常大的壽命及性能影響，且造成嚴重的環(huán)境污染。因此，盡量對這項工藝過程進行規(guī)避，是明智之舉。可以在設(shè)計中選擇一些冷、熱軋狀態(tài)下依舊可以發(fā)揮良好性能的材料進行選擇。如果一定要進行熱處理加工，應(yīng)當在材料的選擇上，本著容易處理的材料，方便簡化處理流程，減少污染和消耗。

結(jié)語

綜上所述，隨著近年來化工產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，化工工藝及相關(guān)技術(shù)不斷更新，對化工機械設(shè)備的要求也越來越高。通過對化工機械設(shè)計中材料選用的研究，選擇合適的加工材料，在滿足化工生產(chǎn)的實際應(yīng)用的同時也可以進一步降低企業(yè)成本，提高機械設(shè)備的使用壽命，提高企業(yè)效益。總之，在機械設(shè)計的材料選擇上要做到適用性和經(jīng)濟性相統(tǒng)一，環(huán)保性與節(jié)能性相結(jié)合。