機械工程材料應用現狀與發展趨勢

狄博

摘 要：人類的發展史離不開材料，材料跟我們的生活信息相關，生產技術的提升和生活水平的提升都離不開各種材料的使用。在機械工程當中，材料也起到了關鍵作用，在機械工程當中鋼材應用最廣，占到了全部材料的70%以上，但是目前機械工程中的材料浪費情況特別嚴重，這也就造成了鋼材的巨大浪費，鋼材可以說是人類的重要材料之一，鋼材的缺乏會嚴重影響人類發展進步的角度，但是隨著近幾年鋼材替代材料的不斷發展，對于鋼材材料浪費的情況已經得到了很好的緩解，但是其緩解程度還遠遠不夠。

關鍵詞：機械工程；材料節約；現狀；途徑

1 機械設計中的材料選擇

1.1功能性材料

在選擇機械材料時，要注意制造部件的不同，對于功能性質的要求也有所不同，為此在選擇機械材料之前要詳細掌握材料的不特性，從而保證在選擇材料時能夠滿足部件的應用需求。例如部分機械零件需要在機械制造中安裝到需要較大支撐力的部位，而部分機械零件則需要安裝在具有較強耐磨要求的位置。有的零件則是需要具備良好的外觀條件，主要的作用就是美化作用。由此我們可以看出在選擇安裝零件時，需要對設計整體結構有一個大致的了解，同時掌握不同部位的不同功能要求，隨后在根據個性化的設計需求來選擇高性能的機械材料。

1.2合金鋼與碳素鋼材料

在進行機械設計時，所使用的最為普遍的金屬材料就是碳素鋼材料。碳素鋼這種材料的加工過程十分簡單，同時所需要的施工成本也比較低，但是實際應用范圍卻有所限制。碳素鋼的硬度和韌度都比較差，因此不適合大尺寸零件的加工過程。而在這總情況下，合金鋼應運而生，相關研究人員通過將合金元素添加到碳素鋼的制造之中，從而產生合金鋼，有效提高了碳素鋼自身的硬度和韌性，這一過程就如同對碳素鋼進行了淬透作用。除此之外，合金鋼在碳素鋼的基礎上還使機械材料的耐磨性得到了一定的提升。在特殊的實踐操作下，將碳素鋼轉變為具有良好使用性能的合金鋼，不但有效提高了材料的使用性能，還減少了資源的浪費現象，有助于機械制造行業的綠色發展。

1.3載荷類型材料

在機械產品的實際運行過程中，經常會發生一些意外問題，例如機械的內部零件突然無法正常運轉，而產生這種問題的主要原因就是沒有合理選擇機械材料，導致材料的負載能力較差。除此之外，在機械的實際運行過程中，機器經常會發生突然停運的事件，而出現這種問題的原因就是材料荷載力的影響。因此為了機械在運轉過程中有效避免上述問題發生，促進機械的順利運轉，需要對機械材料進行深入研究，在了解機械材料不同使用性能的基礎上計算好機械零件自身的負荷能力，從而為機械的正常運轉提供基礎的保障。

1.4低消耗材料

為了促進機械制造產業的可持續發展，在選擇和使用相關機械材料過程中應該在最大程度上使用環保節能型材料。比如部分產品在進行生產制造的過程中需要選擇具有較強防腐能力的機械材料來應對環境較為惡劣的施工情況，其中有的機械制造廠家會選擇塑料質量或是不銹鋼等材料，而有的生產廠家則會利用噴涂方式來實現提高機械制造的防腐效果，然而在對機械表面進行噴涂施工時，所產生的污染較大，會對自然環境造成嚴重的不良影響，從而不利于機械制造整體操作環節的可持續發展。由此相關設計者要認識到噴涂方式的不良影響，從而盡量避免使用噴涂方式來進行防腐性操作，要通過提高機械材料的自身性質來實現防腐的目的。

2 機械工程材料節約方法途徑

2.1提升設計水平

提升設計水平可以說是我們第一個要做的，在現有條件下只有通過提升設計水平才能夠最快的起到節約材料的效果。在提升方面我們要大力的推廣新設計技術，大力發展計算機等優秀設計方法。設計人員的水準也是提升關鍵，提升設計人員的基礎知識的同時也要保證設計人員接觸到最新的設計理念。同時設計人員應該時刻了解最新材料，以便節約現有材料。

2.2加強管理避免人為浪費

在進行機械工程施工的過程中，技術人員應該抓好技術實施過程，把控材料的使用狀況，避免因為技術失誤而造成的材料浪費。管理人員應該加強管理，保證工人的工作效率和工作質量，避免因為工人施工質量而產生的材料浪費了，同時做好各部門協作也有利于避免一些因為材料浪費。

2.3采用先進材料加工技術

加工技術的落后也是我國目前造成材料浪費的主要問題之一，所以對于材料加工技術的提升也能夠幫助節約材料。采購一些較為先進技的機械加工設備，例如將普通車床更換為數控車床，這樣一來不僅可以降低材料的消耗，還可以大大的提升加工速度，從而節約了材料的情況下也節約了時間，大大降低了企業的制造成本，同時也能夠降低工人工作強度。

2.4推廣使用新式材料

雖然不同的材料擁有不同的特性，但是許多材料是擁有共同性的，特別是一些新式材料，這些材料能夠極大的節約現有機械加工材料。例如，一些新式材料具有鋼材的強度，但是加工手段上要比鋼材容易許多，加工的簡易也就意味著加工損耗的減少，從而節約材料。并且一些新式材料有著比現有材料更好耐腐蝕性，這種特性可以讓材料使用周期更長，從而避免了因為經常更換零件而產生的額外材料消耗。

2.5加大再制造工程的使用

再制造工程也是目前主要的一個發展放向，國內外都將其列為今后發展的主要領域之一，再制造工程可以將原有報廢或者長期使用材料進行處理，將這些材料喪失的特性重新“喚醒”，從而達到使用要求。這樣就可以將原有材料的壽命增加，從而實現材料的節約。通過一些現有再制造的實例來看，有很多再制造材料都能夠安全使用，并且有很多材料都取得了比以前更加優秀的效果。

結束語：

當前，隨著科學技術的不斷發展與進步，計算機技術與其它學科也已經被越來越多地引入到了材料領域的選擇上，比如：數理統計、可靠性分析以及價值分析等，人們逐漸開發出了一些帶有規律的選材方法。尤其是參照了相關指標之后，更加具有了相應的實用價值，使得材料的選擇工作更加科學化與合理化。此外，伴隨著網絡技術和云計算技術的飛速發展，選材工作已經變得更加的方便快捷。相信，隨著材料技術和信息技術的進一步發展，必將有越來越地新技術被廣泛地應用到材料的優化選擇上，未來機械材料的選擇將變得更加方便快捷、精確可靠，從而在工程建設中發揮出越來越重要的作用。

參考文獻

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（作者單位：萬都（沈陽）汽車零部件有限公司）