綠色設計的機械產品材料選擇相關問題探討

夏乾 鄧皓澎 羅智元 馮秋喬 蔡雨宏 蘭李新銳 劉禹竹

摘要：本文主要探究了傳統機械設計和綠色設計工作，在設計內涵方面的不同之處，并且以此為基礎，深入探究了傳統機械設計工作在材料選取方面 具有的問題以及不足之處，得出結論，基于綠色設計材料選取工作要嚴格依據四點原則。上述原則，能夠有效推動機械產品材料選取實現綠色發展，同時 也能夠充分展現出我國社會可持續發展的主體戰略目標。

關鍵詞：綠色設計材料選擇原則

一、研究背景

產品的設計工作以及生產工作共同組成，人們生活的物質保障。對于 自然資源消耗較多的機械設施而言，科學高效的綠色設計工作，能夠使得 產品更加優質高效且低能耗低污染，同時也是確保我國社會實現可持續發 展的重要途徑。在產品綠色設計過程之中，材料的選取占據重要地位，下 文主要針對此探究了綠色設計基礎之上機械產品材料選取工作。

二、綠色設計的內涵和與傳統設計的區別

機械產品綠色設計工作涵蓋產品整體的生命周期，同時，將產品的環 境資源作為核心內容的現代理念設計模式，在設計階段，不但要考慮到產 品的性能，壽命以及成本投入等諸多方面因素，同時，還要考慮到其生產 應用以及廢棄回收工作對于環境以及自然資源所造成的影響。以往傳統的 機械產品設計工作過度重視產品的性能，質量以及成本投入，而后續僅僅 考慮到產品的報廢，金屬零件報廢回收主要借助回爐冶煉來實現。相比于 此，綠色設計工作的主要不同之處如下：綠色設計要充分考慮到產品的生 命周期整體，由最初的產品構思入手，貫穿產品的設計，取材，制造以及 后續的應用以及回收等，同時，還要加強對于環境以及資源的影響狀況，以此來確保產品實現最小代價的再循環。

三、傳統材料選擇問題

在以往的機械設計過程之中，零件材料的選取工作是將產品的功能以 及何在狀況作為基礎來進行的，其所涉及到的材料性能主要就是耐腐蝕以 及耐磨等適應工作環境的性能，此外，還要充分考慮到其工藝性能，通常 情況下，對于產品報廢過后的回收以及再利用和環境和諧方面沒有做到過 多的參考。并且在材料選取過程中，多數情況下，會經由涉及人員的主觀 經驗來進行，從而科學性以及準確性不足，最終就支持在產品的制造以及 應用階段必不可免的，會出現諸多環境問題。例如含鉛等重金屬以及石棉 等非金屬材料，不但會在一定程度上破壞環境，同時，還會妨礙到工作人 員的身體健康。近幾年，社會對于環境重視力度的增強，使得產品環境性 能標準持續性提升，同時，以往產品設計工作的不足之處變得愈發突出，具體主要體現在以下幾點：第一，所需材料種類繁瑣復雜，且后續的材料 管理工作較為困難。第二，材料加工會對環境造成一定程度的影響，但是 沒有得到應有的重視。第三，產品報廢過后，零件材料的再利用情況沒有 得到應有的重視。

四、機械產品綠色設計的材料選擇原則

4.1 選材的使用性原則

材料選取工作最為重要的一點就是要確保滿足零件的應用標準。第一，產品功能要求，材料務必要確保符合產品以及零件的性能標準，同時，這 也是借助科學選材來確保產品功能得到充分體現的基本保障。第二，產品 結構標準。產品以及零件的結構，形狀和相關工藝間聯系密切，而材料性 能會從根本上影響到工藝技術的最終效果。因此，在零部件的結構設計過 程中，務必要充分考慮到所需的成型工藝方式以及所需原料種類。第三，工作環境標準。產品或是零件的工作環境多數是特定且固定的，并且產品 與零件的工作環境也有不同之處，在設計過程中，要充分考慮到其工作環 境來科學選材。

4.2 選材的工藝性原則

現在綠色設計的角度來看，不但要考慮到材料，機械加工難度以及加 工過程的經濟效益，此外，還要充分考慮材料選取階段的整體工藝水平。

4.3 選材的經濟性原則

機電產品綠色設計所需材料在使用性以及公益性得到保障的基礎之 上，還要加強對于產品成本投入的重視程度，以此來確保經濟效益實現最 大化，并且這也是市場競爭的必然需求。

4.4 選材的環境性原則

材料的環境性標準也是綠色設計工作的重要內容，它與傳統設計以及 選材工作的不同之處較為突出。選材工作的環境性特征，其本質上就是在 材料選取階段，要充分考慮其環境屬性，這種屬性主要體現在以下幾個角 度：

第一，材料的總體儲備量以及制造成本投入。在設計階段，要盡可能 的減少對于稀有材料以及毒害材料的應用，積極尋找并開發能夠代替稀有 原料或是毒害原料的材料。當前的材料市場之中，市場定價受到供求關系 的影響，正在長遠的科學發展角度上，要依據材料的儲備總量以及潛在用 途和生活過程的必要性，做出綜合性的考慮分析，最終制定出最為科學合 理的材料價格。

第二，減少產品所應用的材料種類，從而降低后續報廢回收的工作難 度。產品所含材料種類較為復雜，那么在產品報廢過后，材料的分類回收 以及重復利用會變得愈發困難，從而就會致使浪費情況的出現。因此，在 確保材料性能得到保障的同時，要盡可能地減少材料種類的應用數量。

第三，優先考慮可再生以及可回收材料。毒害材料以及輻射材料會對 環境產生嚴重污染，現階段市場上，塑料材料以及非金屬材料的應用較為 普遍，因此，在產品設計階段，要充分考慮產品回收，降級處理以及回收 利用的可能性。

第四，減少零件表面存在涂鍍處理的材料應用。土豆材料在外觀上使 得產品整體更為美觀，耐用且耐腐蝕，但是廢氣過后的回收過程之中，會 顯著增強工作難度，甚至還會對回收過程中涉及到的工作人員產生一定的 毒害影響，此外，在生產制造以及涂鍍工作也會影響到人類的身體健康以 及周邊環境。

五、結束語

由此可見，不但要充分考慮到上文所述重要內容，同時相關部門也要 積極完善有關規范標準，以此來共同維護人類與自然環境間的協調共存。

參考文獻：

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