機械設計中的材料選擇和應用探究

顧圣金 張健

摘要：為推動機械行業持續發展進程，應全面貫徹落實機械設計工作，而加強材料選擇與應用，是全面提升機械設計工作效率的關鍵。文章在闡述機械設計中材料選擇與應用意義的基礎上，對優化機械設計中材料選擇與應用措施做出較詳細分析。

關鍵詞：機械設計；材料選擇；材料應用；措施探究

材料是機械設計開展的基礎條件，加強材料選擇與應用具有很大現實意義，影響機械制造效率與質量，在很大程度上與工業生產行業未來發展模式存在相關性。雖然機械設計中已認識到材料選擇與應用對機械設計效果形成的影響，并加強相關措施的應用。但還存在一些不足，基于此本文對相關措施做出研究與分析。

1材料選擇與應用在機械設計中的意義

和普通工業設計相比較，機械設計工作體現出明顯特殊性，設計造價成本較高、設計流程繁雜，是工業行業業務運行中的重難點項目。新時期下，機械設計與社會經濟發展之間形成密切關聯性，機械設計效果對工業生產效率形成直接影響，這淋漓盡致的體現出機械設計工作在社會經濟發展過程中的重要性，材料選擇與應用，順其自然的成為機械設計行業發展的重難點內容，是機械行業發展的重要基礎，也是影響機械行業發展前景的重要依托。故而，在機械設計期間，盡量選擇優質材料，對生產出性能優良的機械產品具有很大促進作用。

最近幾年中，在社會經濟與相關政策體制的“催促”下，資源的開采量連續增長，機械設計中材料采購成本也相應提升，這就要求機械設計行業不斷增加科技研究水平，針對稀有原材料合理選擇其替代品，這是降低機械設計造價成本的最直接方法之一，同時以經濟市場需求為基點，合理規劃機械設計過程，促進材料效能的充分發揮，推動機械設計在社會各個行業中的持續發展進程[1]。

2機械設計中材料選擇與應用的有效措施

機械化程度水平與現代化建設進度與效果間存在密切相關性，這就要求從機械設計環節起，一定要加強對設計原材料的選擇與應用，全面提升現有機械制造資源的有效利用率，為機械制造行業健穩發展提供基礎性支撐。

2.1有針對性選擇材料

在機械設計領域中，常用的、常見的材料可分為金屬材料和非金屬材料兩大類型。在現實選擇工作中，也可以結合材料不同的使用性能，將其細化為使用型、載荷性、綠色材料等應結合機械設計類型選擇相對應的材料。本文對常見材料的選擇方法做出如下分析與研究：

2.1.1金屬材料：首先，在機械設計中，金屬材料有黑色金屬、有色金屬和其他合金三種類型。在具體選擇工作中，采購人員應對材料屬性有全面認識與深刻了解，例如碳素鋼在工業生產進程中僅能作為常用的基本材料，材料內含碳率高，鋼強度、硬度同步升高，而可塑性、韌性與可焊接性整體偏低，盡管其在機械設計中體現出成本低、加工工藝簡單等特征看，但其應用范疇相對狹窄，無法用于中等形狀構件制造領域中。其次，明確金屬材料在機械設計領域中所體現出的效能，合理設定其適用范疇。在機械設計中，黑色金屬的類型以鑄鐵、鑄鋼與碳鋼為主，以上材料在減震性、強度、耐磨損性等方面占據優勢，故而可結合優勢特征對以上材料進行選擇，并將其合理應用于機架、齒輪等構件設計過程中[2]。最后，針對有色金屬的選擇，因為其在化學穩定性、耐腐蝕和電磁性等方面在金屬材料中占據優勢地位，故而多選擇其參與汽車等行走機械構件設計進程中。

2.1.2非金屬材料：橡膠、塑料與陶瓷是機械設計中常見的非金屬類型，其彈性、硬度和與熱性優良，通常被應用于密封性構件、減震零件與絕緣體設計領域中。

2.1.3使用型材料：機械設計中材料的選擇，使用性能是影響產品設計效果的關鍵性指標之一。在實踐中，應結合不同零部件需求，有針對性的選用與之相適應的材料。

2.1.4載荷性材料：若不能合理應用機械材料，則可能會誘發多種問題，究其原因，是載荷性能不夠導致的。為有效解除以上問題，就要求在機械設計過程中，對材料載荷嚴格審核，借此方式去全面提升材料選擇與應用效果。

2.2重點把控機械材料的經濟性與實用性

這是提升機械產品生產制造效果，協助機械制造企業獲得更大經濟效益與社會效益的有效辦法之一。參與機械設計作業的相關人員，在實踐中應加強對設計過程所涉及的生產加工、焊接、裝配及鑄造工藝等特征進行整體分析。并在迎合機械產品設計要求的基礎上，積極開展市場調研工作，優先選擇在性價比方面占據優勢的原材料，以保證材料應用價值的最大化，同時也能從根本上完善機械設計過程。例如，在機械鑄造過程中，應加強對材料流動性、收縮性、吸氣性及偏析性等指標的分析；而在焊接過程中，應嚴格評估材料實用性與敏捷性；在加工鑄造期間，應對材料冷縮性、抗沖擊強度與可塑性等屬性進行分析，并結合機械設計工作需求有目的性的對其進行改善、增強[3]。

2.3加強機械材料節能環保性能的分析

在資源供應與社會經濟發展之間不對等的時代背景中，可持續發展理念以政策的形式被提出，并在社會各個行業發展中內涵有深化趨勢，機械制造領域中材料選擇情況，演變成社會群體關注的焦點。在選擇材料過程中，應秉持降低能源損耗量與生態環境污染負擔的原則，在選擇材料時，應全面分析產品功用性、預計使用壽命、產品內在結構特征、安全風險系數、運行環境等因素，環保性應在生產制造、使用和回收三個階段中有所體現，在保證機械產品制造質量的基礎上，盡量減縮材料使用量，減少或規避選用加涂與鍍金屬原材料，在經濟條件允許時，最好選用可自然降解和回收的再生行材料，一方面能提升能源的有效利用率，另一方面也為生態環境“降壓”。

結束語：

機械運行對我國現代化建設與發展具有明顯的促進與支撐作用，也是我國社會經濟水平提升的直接動力。本文對機械設計中常見材料的選擇與應用措施做出研究，希望與相關人員分享經驗，共同提升機械設計水平。當然，在具體實踐中，機械設計工作人員一定要立足實際，選擇成本低廉、性能優良的材料，樹立創新意識，以為機械行業發展做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]張健.化工機械設計中材料的選擇和應用研究[J].天津化工，2019，33（01）：51-52.

[2]耿在丹.金屬材料在機械設計中的選擇與應用[J].中國設備工程，2018，17（15）：165-166.

[3]文宏.礦山機械產品設計中復合材料的選擇與應用[J].世界有色金屬，2018，09（09）：254+256.