機械設計中新型材料的選擇及應用

王堅

【摘? 要】當前，經濟飛速發展，我國機械設計領域呈現良好的發展趨勢。機械設計中新型材料的選擇關系到機械設備的質量和使用性能。基于此，論文主要對機械設計中新型材料的選擇和應用進行分析和探討，提出新型材料的選擇和應用策略，以期為機械材料的選擇研究提供幫助。

【Abstract】At present， the economy is developing rapidly， China's mechanical design field presents a good development trend. The selection of new materials in mechanical design is related to the quality and use performance of mechanical equipment. Based on this， this paper mainly analyzes and discusses the selection and application of new materials in mechanical design， and puts forward the selection and application strategies of new materials， so as to provide help for the research of mechanical materials selection.

【關鍵詞】機械設計;新型材料;選擇

【Keywords】mechanical design; new materials; selection

【中圖分類號】TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）05-0187-02

1 引言

眾所周知，先進的機械設備能夠在施工過程中發揮良好功效。因此，在進行機械設備的設計過程中，需要保證設備材料的質量，確保機械的結構與實際的需求相吻合。在進行設計制造的過程中，也要考慮機械設備的整體性、安全性以及環保性。合理設計機械產品，對于機械產業的發展具有重要意義。

2 機械設計中材料選擇的重要性

機械設計制造過程中，材料的選擇直接關系到整體機械制造的質量，因此，科學合理地選擇材料對于完善機械產品的功能具有重要作用。目前，為加強對環境資源的保護，減少對環境的影響，實現可持續發展，在選擇材料時需要在保證材料性能的基礎上提升材料的環保性能。當前，機械設備的社會需求量在逐漸增大，這是因為經濟和社會的發展對于新興設備的需求在逐漸提升。因此，在機械設備設計和制造過程中使用環保、經濟和科學的材料，有利于不斷提升機械產品的性能和質量，促進我國機械制造產業的發展。

3 機械設計中材料選擇的原則

當前，機械設計中材料的選擇需要遵循一定原則，基于此，才能保證機械設計制造的產品的質量和性能達到標準要求。下文詳細分析當前機械設計材料的選擇和應用原則。

3.1 經濟性原則

機械設計中材料的選擇和應用，必須遵循經濟性原則。因為材料的成本直關系到機械設計的整體成本。因此，機械設計人員需要針對機械產品的整體特性來進行產品設計、制造和裝配。對于機械設計材料的選擇來說，設計人員需要盡量提升自己的專業能力，盡量挖掘材料的應用價值，讓設計出來的產品能夠符合機械產品的功能要求[1]。

3.2 節能環保原則

當前，隨著經濟的發展以及環保理念的深入，我國對于環保予以了高度關注。同時，人們對于環保和節能也給予了更多關注。而與此同時，人們也更注重環保和節能型機械產品的引進，作為機械設計人員，需要考慮材料的環保性能，減少對環境的影響以及材料的浪費。使用節能材料來制造出對環境污染最小的機械設備。通過這種方式，生產出來的產品才能夠符合環保節能的應用理念，實現可持續發展。

3.3 新型材料優先原則

當前，科技的發展衍生出了很多新型材料，越來越多的新型材料出現在市場上，與傳統的材料相比在性能和價格上有更高的優勢。因此，設計人員需要摸清市場規律，發現市場中的新型材料，著重考慮對新型材料的選擇，提升機械產品的性價比。在選擇材料時需要應用先進的科學技術，實現機械工程智能化。在智能化系統中應用高科技，將會很大程度上推動機械信息化和智能化發展。智能機械制造需要緊緊跟隨高新科技的發展，因為先進的科學技術，可以對機械進行遠程監控、檢測、數據處理以及安全控制等。機械的智能化依賴于科學技術的智能化，在機械工程建設中廣泛使用智能化科學技術，可以推動工程建設行業的整體進步。

4 機械設計中的新型材料

當前，機械設計中需要選擇各種材料，新型材料作為性價比較高的材料，在機械設計材料選擇中被認為是關鍵所在。下文詳細分析各種類型新型材料。

4.1 實用型材料

機械設計的重點在于生產出滿足機械行業需要的機械產品，因此，在設計機械時需要注重材料的使用性能。當前，很多材料的規格出現差異，部分零件側重材料硬度，部分注重美觀。而設計者在選擇材料之前，必須對機械設計制造的要求進行詳細掌握。因為不同規格、不同特色的材料本身在機械中能夠發揮的作用是完全不同的，因此，在選擇材料時需要綜合考慮材料的特性、機械的特性、零件的特性等。

4.2 碳素鋼、合金鋼材料

當前，機械設計領域常見的材料中，碳素鋼和合金鋼性價比很高，在機械設計行業中經常使用。這一材料在韌性和強度上面并不是很理想。因此，在新型材料設計中，在碳素鋼的基礎上增加了一定比例的合金，構建了全新的機械材料。這種新型材料顯著提升了機械材料的質量，耐磨性等也有了很大提升，對于延長機械的使用壽命具有一定功效。

4.3 無毒無害材料

基于環保理念，機械設計領域逐漸使用更多無毒無害材料。但是大部分材料都具有一定毒害性，很多化學類材料不僅會對人體產生傷害，還會對環境造成破壞。因此，機械設計者在進行設計時需要慎重選擇材料，確保機械的生產是安全穩定且沒有污染的。

4.4 荷載材料

在進行機械設備設計時，需要考慮機械設計的承重。荷載材料就是提升機械承重能力的關鍵所在。很多設計人員在選擇材料時不能讓材料真正達到具體的工藝要求，因此，很多材料在實際生產環節中對機械設備的安全使用造成了風險，縮短了機械設備的使用壽命。因此，在選擇材料的過程中，設計者需要根據機械設備的實際生產要求，確定荷載性能的指標數值，防范荷載性能不足造成的機械設備風險。

4.5 低耗能材料

材料自身的耗能決定了機械整體的耗能。機械設計者需要從環保的角度展開機械材料的選擇。為推動機械領域的可持續發展，當前在機械加工、制造和生產等各個環節都要進行控制。目前，金屬材料作為最常見的機械材料，在市場上具有很大的采購量。而金屬材料在生產的過程中一定會經過熱處理，這樣就為環境造成很大的負面影響。因此，設計人員可以使用一些冷處理材料，選擇可回收處理的材料，將機械設備的各個零部件按照材料分類放置在一起，防止不同回收指標的材料混合在一起，因此，優化了材料回收流程，提升了機械材料質量。

5 機械設計中新型材料的選擇及應用策略

機械設計中材料的選擇直接關系到機械設備的經濟性、環保性等，優化對材料的選擇和運用，對于提升機械設備的質量具有關鍵意義。

5.1 根據材料特性進行選擇和設計

在機械設計中會涉及各種零件，不同零件在進行材料選擇時也會有不同的要求。為減少零件問題，在選擇材料時需要考慮機械設備性能的發揮。因此，設計人員需要認識到材料選擇的重要性，針對每種材料的性能進行充分了解，再根據不同材料的不同性能和影響因素等來進行實驗。并且使用這些材料來進行檢驗，例如，耐熱實驗、減震實驗以及抗壓實驗等，使用不同材料能提升整體的機械性能，實現材料選擇和機械設計的有效對接。除此之外，設計人員在選擇材料時也要重點考慮材料的價格，減少設計過程中的成本消耗。

5.2 加強材料的工藝處理

對材料進行工藝處理，是為了滿足在當前機械設計對不同工藝的要求，為了使機械設備發揮預期的效果，在進行材料工藝化處理時，需要對鑄造工藝、焊接工藝、粘結工藝等進行處理，提升機械的整體性能[2]。材料的工藝化處理直接關系到機械設備的性能和工藝特色，因此，在進行工藝化處理時需要盡量讓整個工藝和設備的特性貼合，這樣可以在很大程度上降低機械設計的缺陷發生概率，提升設備的材料選擇精確度。

5.3 把握不同材料的優勢

選擇和應用不同材料進行設計制造，具有不同的優勢和劣勢，設計人員在選擇材料時必須把握材料的特性，從而實現材料的正確使用。首先，分析材料的物理性能，確保產出機械的材料質量和性能;其次，研究不同材料在不同環境下的使用情況，根據不同材料在不同環境下的特征進行制造，確保得出最佳方案;最后，材料的化學性能包括材料的腐蝕性、氧化性能等，在進行材料焊接和切割時這些特性都發揮重要作用。

6 結語

綜上所述，機械設計中材料的選擇和處理，直接關系到機械設備的質量。為促進當前機械制造業的進步和發展，提升我國的經濟發展水平，在機械設計過程中，機械設計人員需要按照設計要求和具體問題進行具體設計，對材料工藝進行有效處理，把握不同材料的優勢，正確選擇和應用材料，提升機械設計制造的質量。

【參考文獻】

【1】王偉.淺析化工機械設計中材料的選擇和應用[J].城市建設理論研究：電子版，2016（6）：5808.

【2】李軍，劉龍龍，楊超.機械設計中材料的選擇和應用分析[J].山東工業技術，2017（14）：42.