機械設計中材料的選擇和應用

蘇曉瞳

(遼陽職業技術學院，遼寧 遼陽 111000)

1 機械設計中材料選擇和應用的基本原則

1.1 選擇可以滿足機械設計需求的材料

在對機械設計材料進行選擇和應用時首先應從設計根本出發，充分考慮機械設計的需求，選擇能夠滿足其設計需求的材料。不同機械設計方案中所包含的各種零構件非常多，不僅形狀大小不一，而且其用途也不盡相同，對每個零構件材料的性能和材質都有著不同的要求，因此，在具體選擇和應用的過程中需嚴格配比機械設計的標準要求，選擇更能夠滿足機械設計方案的材料，保證機械設計可以轉化為完整的實體，并確保其功能的有效發揮。

1.2 選擇具備較高水平荷載的材料

機械設備的應用環境都是比較苛刻的，其中要求機械設備的整體性能要足夠好，既要能夠承受高力度的壓力、拉力，又要能夠承受高強度的摩擦力和荷載力，因此就要求機械設備的構成材料質量要高。在對機械設計材料進行選擇和應用時應依據機械設備的實際用途對其性能要求進行合理預測，然后再選擇荷載水平更高、更適合的材料，進而保證機械設備在應用過程中可以充分滿足其使用需求。同時還能夠有效避免由于荷載力不夠而導致機械設備無法正常運行的情況，防止其影響企業的有序生產。在采購機械設計材料時需利用專門的工具對其荷載力進行測定，然后判斷其是否符合使用需求，之后再進行購買，在一定程度上還能夠降低經濟成本的損耗。

1.3 選擇能耗和污染較低的材料

低能耗和低污染是機械設計材料選擇最根本的原則，其直接影響整個機械設的使用過程。由于機械設備使用過程中對能源的消耗量較多，如果不能降低其能耗就容易造成諸多不必要的成本耗費，并且污染較高的材料對周圍環境也會造成非常嚴重的影響，現代化發展中強調要堅持綠色可持續發展，因此在材料選擇和應用過程中應盡最大可能選擇能源消耗較低以及污染程度較低的材料。堅持這一選用原則對機械設計材料生命周期的延長也能夠發揮較為積極的作用，這就要求相關工作人員在對機械設計材料進行選擇和應用時要做好全方面的考慮，選擇能耗和污染較低的材料。

1.4 選擇沒有毒害性質的材料

機械設計材料的選擇還應注意所選材料的物理性質，選擇沒有毒害性質的材料。在對機械設計的材料進行選擇和應用時，常常需要經過多次的斟酌和判斷，對不同類型的材料進行對比，這一過程中應全面考慮材料是否存在毒害性，因為所設計的機械設備應用范圍較廣，其應用時會接觸到各種各樣性質的物質，如果這些物質與機械設備的材料發生某些物理反應或化學反應后極有可能產生有毒有害物質，對生產環境的安全性和生產人員的身體健康會造成嚴重的危害。所以在對機械設計材料進行選擇時，必須選擇無毒無害的材料，為工業產業的生產過程提供堅實的安全保障。

1.5 選擇可以循環利用的材料

機械設計中常選用的材料是金屬材料，但隨著技術的革新和多樣性使用需求的出現，單以金屬為材料的機械設計無法再滿足使用者的使用需求，隨之也就出現了各種合金性質的材料，是對金屬進行綜合性處理之后而得到的新型材料，這種具有多種性質的材料同時具有多種材料的優勢，可以更加完善地滿足機械設計對材料的多種需求。并且這種材料具有循環再利用的優點，符合現代社會所要求的綠色可持續發展要求，當機械設備報廢處理之后還可以將其進行專業化處理而用作其他用途，能夠減少資源的過度浪費，提高材料資源的利用效率。

1.6 選擇高實用性的材料

目前科學技術的快速發展是為機械設計材料的選擇和應用提供了更多的空間，但并不是所有的材料都可以適合機械設備的使用需要，最重要的是要保證所選材料的實用性。選擇實用性更高的材料能夠更充分地滿足不同使用者的使用要求，提高機械設備的生產效率，降低對人力、物力和財力的浪費，并且還能夠提升機械設計產品的整體質量水平。另外，在實用性原則的要求下，對機械設計材料的選擇和應用應合理考慮機械設備的使用用途，即使是同一種材料其在不同用途中的標準也不同，因此要弄清楚機械設計材料的使用剛需。

2 機械設計中材料選擇和應用時應注意的關鍵事項

2.1 合理控制材料成本

在對機械設計材料進行選擇和應用時要合理控制材料成本，不能單一地只追求材料的質量，必須綜合考慮質量和成本2個層面。從性價比的角度出發，盡可能合理地選擇價格適當、質量適當的材料，并且機械設計環節的成本在工業產業中本就占據著一定比例的，如果不能對材料進行合理地控制，就會增加機械設計成本，而影響整體經濟效益。此外，由于機械設計中不同零部件的性能要求是不同的，可能出現某一部件成本較高的情況，如果對其它零部件依然采取同樣的成本標準就會過度增加設計成本，超過機械設計需要。因此，在對機械設計材料進行選擇和應用時必須加強對成本的合理控制。

2.2 合理判斷機械材料的應用環境

機械設計過程中材料的選擇是非常關鍵的，而材料的材質直接影響著機械設備功能是否能夠順利發揮，所以在對機械設計中各類材料進行選擇時應充分考慮其未來所會面臨的應用環境，合理判斷應用環境的標準要求，然后合理選擇能夠滿足使用需求的機械材料。如在潮濕度較高的環境中應用時，對材料的選擇應考慮到其抗腐蝕性能和抗撕裂性能，防止環境因素對機械材料的侵蝕性危害，避免影響機械設備的正常運行。除此之外，在對機械材料的應用環境進行判斷之后，還可以在材料選擇的原本基礎上對材料進行二次改造，增加一些其它物質使之能夠滿足機械設計產品的應用需要，有效提升材料的質量以及應用適配性。如同樣是對潮濕環境中的機械材料來說，為了更好地提升其抗腐蝕性能，可以在其外表增涂防水性的涂料，以切實延伸機械材料的應用周期。

3 結語

綜上所述，機械設計中必須重視材料的選擇和應用工作，在具體選擇和應用過程中需要遵守一定的原則，即要滿足機械設計的本身需求，保持高水平的荷載，盡可能選擇低耗能和低污染的材料、無毒無害的材料以及高實用性的材料，確保材料的使用生命周期，發揮其應有的作用，增強工業機械設備的使用效能。