機械設計中金屬材料的選擇及應用研究

楊輝印

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，國內科技發展水平不斷提高，機械行業占據了越來越多的市場份額，發揮的作用也更加明顯。因為很多領域都要應用到機械，所以對于機械設計制造也形成了更高的要求，尤其是在此過程中使用到的金屬材料，因為材料優劣直接關系著機械的最終質量，是機械設計中的關鍵問題，所以更需要嚴格把關。此外，在選取材料時要注重其環保性及實用性，將可持續發展理念融入在其中。本文將基于這一要素，對機械設計中金屬材料的選擇及應用展開詳細研究，希望能夠為機械制造行業提供一些參考。

關鍵詞：機械設計;金屬材料;選擇;應用

在我國不斷推進的城市化進程中，機械設計的重要性與日俱增，為我國經濟帶來了源源不斷的發展動力，為城市的繁榮發展貢獻了重要的力量。所以在選擇金屬材料時，一定要使其質量得到保證，在機械設計環節中運用優質的金屬材料，使機械行業獲得健康穩定的發展[1]。在選取材料的過程中要形成科學合理的理念和方法，將各種材質的金屬材料進行充分合理的運用，發揮它們不同的作用和價值，從根本上提升機械制造行業水平。

1機械設計中金屬材料選擇的基本原則

1.1荷載的大小與性質

材料具有怎樣的荷載能力，對于整體的機械設計有著關鍵性的影響，所以在選擇金屬材料時，要充分考慮材料具有怎樣的荷載承受力，另外機械設計對材料種類及特性還有哪些其他的具體需求，通過對這些因素進行綜合性的考量，最終選擇最適宜的金屬材料。

1.2零件的尺寸與質量

機械設備由高精度的零件組成，在尺寸和質量方面都有著嚴格的標準要求。要使零件能完全匹配之后生產環節的要求，首先要從選擇金屬材料的環節就予以足夠的重視。要是選擇了不符合精度和質量要求標準的機械材料，就難以在機械設計環節中得到合理的應用。

1.3材料經濟性

材料經濟性會直接決定機械設備的生產效益，因此在金屬材料選擇過程中，除了材料性能能夠滿足機械設備的實際上生產需求之外，還需要就材料的經濟性進行綜合性考慮， 做好材料設計中所有環節的成本計算，通過適當的材料組合，降低機械設備的生產成本[2]。因此設計人員還需要對材料市場有充分掌握，并在保障材料性能滿足機械設計基礎上，盡可能選擇一些經濟性比較高的金屬材料，為機械制造企業帶來良好的經濟效益。

1.4材料的適用性

適應性是選擇金屬材料需要遵循的一項基本原則，是材料能夠充分發揮其功能作用的前提。例如，碳素鋼是近代工業中一種普遍的材料，經常用在加工機械零件中，可是如果對其進行淬火加工，很有可能會發生變形甚至斷裂，所以說如果制作某些零件需要有淬火加工環節，那么使用碳素鋼作為材料就是不適宜的。進行材料的合理選擇是為了使后續的機械設計制造能夠順利進行，要使材料在適用性方面得到保障，才能滿足之后環節的需求，幫助企業提升經濟效益。

2機械設計中金屬材料的選擇策略

2.1選擇低能耗的金屬材料

我國在近些年一直推行可持續發展戰略，因此機械設計環節需要凸顯出節能環保的理念。金屬材料不僅要在性能標準方面符合機械設計制造的性能和工藝要求，而且要滿足體現綠色環保的相關要求，對于材料的選擇要傾向于低能耗低污染的類型[3]。因為金屬材料的種類比較多，各自的性能并不相同，所以對不同材料也要有區別性地選擇施工工藝。要達到降低加工過程能耗水平的目的，就要盡可能地選擇需要較少加工步驟的材料，在同樣能夠滿足機械設備生產制造要求的條件下，使加工金屬材料的過程能夠減少對能源的消耗和對環境的破壞，同時獲得經濟和生態兩種效益，從而達到有利于機械制造企業能夠得到長期健康發展的目的。

2.2進行環保型材料的選擇

有部分金屬材料具有可再生、可回收的獨特優勢的將它們運用在機械設計環節中能夠進行循環使用，在保護生態環境方面獲得良好的效果。所以選擇金屬材料時時候要優先選用環保型的產品，在滿足經濟成本方面的節約性的同時，還能夠滿足保護生態環境的綠色發展要求。設計制造不同的機械會涉及到不同類型的金屬材料，制作加工各類金屬材料時需要選用不同的工藝技術[4]。在能夠確保金屬材料性能適用的前提下，要有意識地選擇較少的種類，這樣能夠在很大程度上避免過多種類材料造成的后續回收難度的提高以及耗費更多材料等一些問題。

2.3選擇新型安全材料

國內科技水平不斷提高使機械制造中應用到越來越多種類的新型材料，新型材料往往比傳統材料具有更強的環保性和安全性，這些具有安全環保優勢的新材料的廣泛運用帶來了應用效果的顯著提高。傳統金屬材料通常具有一定的危害性，尤其是在后續的加工環節中，加工工序使其產生的化學變化經常會形成有害氣體，不僅危害工人的身體健康，同時會對生態環境帶來破壞[5]。所以，選擇用于機械設計的金屬材料時，除了滿足實際生產加工需求，還要盡量擴大新型材料的使用范圍，通過在材料方面的合理探索和使用，帶來更好的經濟效益和環保效果。

結語

我國經濟社會發展水平不斷提高，制造業得到突飛猛進的發展，各種機械設備的數量和質量要求標準也隨之提高。進行機械設計制造的基本要素之一就是金屬材料的使用是否能夠對金屬材料進行科學合理的選用，對于機械設備的質量和生產效益會產生重要的影響作用。因此，設計人員要充分重視這個關鍵的環節，在選擇金屬材料時遵循各項基本原則，對材料在應用過程中帶來的經濟和生態效益進行綜合考量，只有兼顧各個方面因素，才可以保證機械設計獲得更好的效果。

參考文獻：

[1]李劍云，王芬芬.金屬材料在機械設計中的選擇與應用[J].中國設備工程，2020（14）：188-189.

[2]王玲玲，張元華，孫立潔.簡析機械設計中金屬材料的選擇及應用[J].南方農機，2020，51（13）：123.

[3]王力.機械設計中金屬材料的選擇及應用[J].南方農機，2020，51（13）：128+131-132.