機械設計中材料的選擇及其應用

金龍女

摘要：機械設計中材料的選擇和運用是整個機械設計中的核心，對提高機械設計的水平，保障機械產品的質量以及推動整個機械設計行業的發展具有十分重要的意義。

關鍵詞：機械設計;材料選擇;應用

The selection and application of materials in mechanical design

The national e-investment group is far anda environmental protection equipment manufacturing co.，LTD.，jiangsu yancheng

Abstract：the use of mechanical and material selection in the design is the core in mechanical design，mechanical design to improve the level and guarantee the quality of mechanical products and promote the development of the mechanical design industry has very important significance.

Keywords：mechanical design;material selection;application

1 機械設計中材料的選擇

1.1 選擇載荷類型的材料

機械設計過程中，通常機械材料的外載荷性能容易導致機械設計的部分元件失效，而機械的零部件所具備的性能卻能有效的防止這種零件的失效。由于失效零部件性能與材料的外載荷性能之間的矛盾，進而要求在機械材料的選擇上，要以材料的載荷性能的大小作為機械選材的標準。在選材上可以將材料的載荷性能歸結為兩個方面：一是當零部件在外載荷力的作用下出現扭轉時，其中應力大多集中在材料表層，這就表明，材料表面的性能直接決定著零部件間的控制效果。所以在機械設計材料選擇上，如果機械材料需要承受載荷力，就可以選擇低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調質的方式對材料進行加工。通過此種材料的選擇和加工方式能夠確保產品的質量。二是對一些能夠承受壓縮或者是拉伸作用的材料，由于外載荷力作用到零件的橫截面，使橫截面的應力比較均衡，所以這就需要在機械材料的設計中，選擇一些性能分布均勻的材料，保障在機械設計的加工、生產等環節中能夠對材料進行高效的作業。

1.2 選擇可回收和能夠循環利用的材料

在機械制造領域內，金屬材料的種類非常多，鋼材就有100多種。然而在機械設計中，由于不同種類的材料都堆放在了一起，很難對材料進行分類，進而加大了回收利用的難度。因此機械設計的材料選擇過程中，為了便于循環利用，可以選擇一些單一的合金系制作零部件，因為合金系的構成元件比較少，對環境的壓力也較小，所以能有效提高對合金的回收和循環利用效率。

2 機械設計中材料的運用

2.1 材料運用的經濟性與實用性相統一

材料運用的經濟性與實用性統一是機械設計中必須首先要考慮的問題。在材料運用的過程中應當注意兩個方面的內容：一是在機械設計中材料的運用應以零部件的加工工藝為標準。機械加工中不同的加工技術，如切削工藝、鑄造工藝、焊機工藝以及熱處理工藝等技術對于材料的運用要求是不同的。切削工藝要求材料的應用應當符合切削作業的可操作性特征;鑄造工藝要求材料的應用應當向高吸氣、高收縮、高流動方向轉變;焊接工藝要求材料的應用必須要體現出冷鐓性和沖壓性的特點;而熱處理工藝則要求材料的應用應當符合氧化脫碳性、敏感性、淬透性等特征。二是強調材料應用中的經濟性。機械設計過程中，在保障各零部件材料都能夠符合各種加工工藝要求的前提下，應當合理地對機械材料的加工成本進行控制，然而為了實現材料應用的經濟性，可以根據機械設計企業的自身發展水平，最大限度地對加工工藝和零部件的生產方式進行合理的控制。

2.2 材料運用的節能性和環保性的統一

機械設計中材料應用的節能性與環保性是促進生態經濟建設的重要方式，是實現機械設計可持續發展的重要環節。因此，在機械設計過程中應努力確保材料運用的節能性和環保性的相統一，推動機械設計健康、可持續的發展。例如，在機械設計鑄造工件環節，鑄造設計階段百分之五的成本決定著百分之八十的鑄造工件的生產成本。所以在機械設計過程中，節能環保的材料運用，不僅能降低能源的消耗，節約生產成本，而且還能夠最大限度地符合機械設計中材料應用的環保性要求。

2.3 做好化工機械設備的防腐設計

腐蝕是化工機械設備經常會發生的問題，這主要是因為化工機械設備在平時的環境中由于空氣和水分等因素發生了化學反應，進一步導致設備出現損耗或者破壞的情況?；ぴO備被腐蝕以后會在顏色、外觀和基本的性能方面發生變化，進而會影響設備的正常使用和生產，也會給使用的企業帶來不小的損失。因此，對于化工設備的腐蝕以及防腐措施的研究意義很大。結構設計應該能夠滿足化工設備在生產運行過程中對生產的要求和應力的特點，在進行設計時我們應該注意下面幾個方面：首先做到產品的結構和化工產品的耐腐蝕要求是一樣的;其次要注意化工設備在運行時的穩定性和流暢性，防止具有腐蝕性的介質的挺短、蒸汽的凝結還有腐蝕物的積累;最后要注意對于外力額保護，以防因為外力對設備造成的破壞。

3 可循環利用型材料的選擇和應用

機械設計中多使用金屬材料，在設計中，對不同零件往往需要根據其使用性能綜合使用金屬材料，為滿足零件性能，將這些材料混合加工為合金材料，從而滿足使用需求。這種使用方式對機械報廢后的回收難度和回收成本都有很大的影響。為提高材料報廢后的廢物資源化，機械設計時，要盡量選擇可循環利用的材料，單一合金或者金屬種類較少的合金材料是更科學的選擇，材料循環利用的可能性也更高。

結語

對于機械設計來說，材料選擇以及應用是非常重要的基礎環節，在機械設計中的地位也逐漸提升。在選擇材料時，需要保證其科學性以及優化性，對行業實際發展狀況加以分析，明確材料選擇與應用的地位，滿足機械設計的相關生產標準，在應用的過程中始終堅持可持續發展的重要理念，確保其實用性和經濟性、節能性和環保性，確保制作出來的機械設備的良好質量，推動機械行業穩定發展。

參考文獻：

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（作者單位：鹽城市蘭豐環境工程科技有限公司）