金屬材料在機械設計中的選擇與應用分析

孫寶利

摘 要：在我國社會不斷發展的過程中，機械行業為我國的經濟進步以及城市建設等方面提供的幫助是非常巨大的，隨著人們生活水平的不斷提高，社會對于機械設計的要求也在不斷的提升。在機械設計的過程中，材料的選擇將會對機械產品的質量產生非常巨大的影響，本文從金屬材料的發展入手，對機械設計過程中，對金屬材料選擇與應用需要遵循的基本原則進行了詳細的介紹，并對機械設計中金屬材料應用的經濟性以及環保性進行了簡述。

關鍵詞：金屬材料;機械設計;選擇與應用

隨著我國經濟的不斷發展，我國的機械制造業發展的速度也在不斷的提升，在這個過程中，我國的各行各業對于機械設計的要求也在不斷提高。因此，在機械設計的過程中，如何更好的對機械設計中的材料進行選擇，對于我國機械行業的快速發展，乃至我國的國家發展都具有非常重要的意義。

1 金屬材料發展的簡述

在我國機械行業的發展過程中，金屬材料是最重要的原材料之一。通常情況下，無論是由金屬元素構成，還是主要元素為金屬元素的特殊材料都被統稱為金屬材料，例如目前在機械行業中應用非常廣泛的各類純金屬、合金以及金屬間化合物等等都屬于金屬材料的范疇。而是包含了許多人們借由科技開發得到的高性能材料，例如有序金屬間化合物、定向凝固柱晶和單晶合金等材料，都在機械設計中得到了非常廣泛的應用，并取得了良好的效果。

2 機械設計中選擇金屬材料的基本原則

2.1 重視經濟環保性能

隨著我國經濟的不斷發展，環境問題受到了越來越多行業的關注，現如今，經濟環保已經成為了所有行業發展的共同方向。在這樣的情況下，機械設計選擇金屬材料的過程中，既要保證材料的環保性能，同時也要兼顧材料的經濟性。在選擇材料的時候，根據材料的用途不同，充分的考慮從材料需要滿足的各項要求，再結合材料的供應情況、加工難易程度以及轉化率等多個方面，綜合對材料的經濟環保性能進行考量。

2.2 選擇荷載力的大小和性質

在進行機械設計的過程中，荷載力的大小和性質都會對機械設計的質量產生非常大的影響，只有選擇荷載力的大小以及性質都滿足設計需求的金屬材料，才可以保證機械在制作以及使用的過程中保持穩定的狀態。

2.3 規范零件的尺寸與質量

機械的良好運轉需要機械中繁多的零件進行充分的配合，在這樣的情況下，機械制造的過程中容錯率是非常低的，一但在制造的過程中任何一個零件出現的問題，都會使得機械無法正常的進行工作。因此在進行機械設計的過程中，一但選擇材料不當，尤其是金屬材料的質量或尺寸不合格，不但會造成資源的浪費，同時也會造成機械無法正常工作，這樣的情況對于企業的影響是非常大的，設計人員一定需要格外重視。

2.4 了解金屬材料的工作環境

在進行機械設計的過程中，同一機械設備的不同部件所處的工作環境是不同的，在這樣的情況下，不同部件的金屬材料需要設計人員根據其所處工作環境的不同來針對性的進行選擇。例如在溫度不同的情況下，金屬可能會隨溫度的變化而發生體積上的變化，就需要設計人員根據金屬熱脹冷縮的系數來選擇材料的種類。除此之外，機械工作過程中環境的濕度也同樣會對金屬材料產生硬頂的影響，一但金屬材料由于環境因素產生了腐蝕，同樣會對機械設備的運行產生非常大的影響，這一點也是需要設計人員重點注意的。

2.5 保證金屬材料可循環使用性

在進行機械設計的過程中，設計人員經常為了滿足機械的使用要求而需要使用復數數量的金屬進行混合，以此來形成合金。在這樣的情況下，一但機械使用壽命結束，機械中的各種合金零件的回收是非常困難的，這在很大程度上造成了資源的浪費。為了更好的避免成本的浪費，設計人員在進行設計的過程中，應該在滿足設計需求的前提下，盡量選擇組成元素較少的合金進行使用，更好的為企業降低成本。

3 機械設計中金屬材料應用的適用性與經濟性

在進行機械設計的過程中，設計人員應該優先選擇碳素鋼以及相關的合金鋼材料，最大程度的發揮碳素鋼加工性能強、性價比高的優勢。但需要注意的是，碳素鋼的強度較其他金屬材料而言是較低的，并且韌性也存在一定的不足，因此在針對一些需要金屬材料強度或者韌性較高的機械設計，設計人員可以在碳素鋼之中添加一些其他成分，通過這樣的方式來有效的改善其性質。

4 機械設計中材料應用的環保性與節能性

4.1 選擇加工過程中污染小、能耗低的材料

隨著我國對于環境問題和能源問題的重視程度不斷提升，可持續發展的理念已經成為了我國各行各業發展的基本理念之一。在這樣的情況下，選擇金屬材料以及對其加工的過程中，應該盡量選擇產生肥料和廢氣較少的加工模式，并且不斷對加工程序進行改良，以此來在提升企業經濟效益的基礎上，提升企業的環保性。

4.2 選擇可再生、可回收材料

另一個應用金屬材料的過程中需要注意的就是應該盡量選擇可以再生或者易于回收的金屬材料。在這樣的思路下，企業不但可以有效的降低在經濟上的開支，同時也可以更好的節約資源，為我國的經濟長久穩定的發展提供保障。

4.3 選用危害性小或無危害性新型材料

除了上述兩個方面之外，對金屬材料進行應用的過程中，企業還有一個需要重視的問題，就是在選擇材料的時候應該盡量選擇無害型材料或者危害較低的新型材料，通過這樣的方式來改變傳統金屬材料對人體危害較高的情況。

參考文獻：

[1]王熙婷.機械設計過程中機械材料的選擇和應用探析[J].中國新技術新產品，2018（02）：42-43.