機械設計中新型材料的應用

李珂

摘要：在經濟發展水平提高的過程中，機械行業的發展也得到了更高的重視。作為工業發展的保障，機械行業的設計有很高的標準。在進行機械設計的過程中，需要對材料的應用進行合理的選擇，尤其是新型材料的選擇應用，更是保障機械設計先進性的關鍵。本文對機械性設計中新型材料的類型、應用原則、具體表現和保障措施進行分析。

關鍵詞：機械設計;新型材料;應用

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0213-02

0? 引言

在市場經濟的發展過程中，社會各行業的發展，都需要使用機械設備。而機械設備的有效應用，是建立在科學設計的基礎之上的，只有進行有效的設計，使用符合標準的材料，才能保證機械制造的高品質、高標準。因此，在機械設計工作的開展中，要從新型材料的應用入手，保障機械設計工作的質量，進而確保機械設備的安全使用，促進市場經濟的繁榮發展。

1? 機械設計中新型材料的類型

1.1 金屬材料

在機械設計的過程中，金屬材料的使用比較普遍。在機械內部需要進行連接、轉軸、受力的功能應用過程中，金屬材料發揮出獨特的應用效果。金屬材料中，被應用在機械設計的過程中，主要有鋼、鐵兩種材料應用。鋼鐵的強度、韌性較大，在應用的過程中，具有突出的優勢。同時，我國鋼鐵的產量豐富，在部分地區，甚至存在資源過剩的現象，因此具有成本低的應用優勢。但是，鋼鐵材料的應用中，存在高污染、高能耗的現象，需要在原有鋼鐵材料的應用基礎上，開發新型的金屬材料應用，保持機械材料與環境之間的平衡關系。

1.2 高分子材料

高分子材料作為新型材料的主要代表，在機械設計的過程中，主要應用的有塑料、橡膠、合成纖維等幾種類型。這些高分子的材料，需要在石油的應用基礎上形成，在具體的應用中，強度沒有鋼鐵材料大，但是也具有一定的應用優勢。比如高分子材料的使用，使機械設計的材料來源更加豐富，隨著工業生產水平的不斷提高，現在也被廣泛的應用在機械設計的過程中。高分子材料的應用中，需要注意與環境的關系。比如使用塑料材料的過程中，塑料很難降解處理，在大量的聚集使用中，很容易造成對環境的影響作用。

1.3 復合材料

復合材料的使用，在特殊的環境、功能上具有應用的優勢。在特種設備的機械設備生產過程中，復合材料的應用更為廣泛。在當前的應用中，復合材料普遍具有質量輕、持久耐用、耐熱好用的特點。在機械設備的傳動軸類的應用中，復合材料的使用，能夠更好的提升設備的運轉穩定性。在機械設備的應用中，轉動軸是比較關鍵的內部古城，因此復合材料的使用，還具有耐腐蝕、耐摩擦、耐高溫的特點，在高速轉動的過程中，也能保證轉動軸的正常使用。因此，在機械設計的過程中，轉動軸的應用主要使用復合材料進行設計使用。另外，使用復合材料，還能減少設備在運轉過程中出現的噪音、擾動等問題。

2? 機械設計中新型材料應用的原則

2.1 經濟性

機械設計的過程中，選擇使用新型材料，要注意經濟性的原則。機械設計人員，要能夠對各種材料的使用性能進行充分的掌握，并且結合具體設計產品的要求，制造和裝配等環節中，對材料性能的要求等因素，進行材料的綜合選擇。并且在自己的最大能力范圍內，總結各種適用材料的經濟因素，成本高低，對選擇使用的材料選購的數量、規格進行科學計算，在滿足使用要求的同時，保證材料的最大使用價值，并且能夠圓滿完成機械產品的使用要求，切實提升機械設計企業的經濟效益，提高該企業的市場競爭實力。

2.2 環保性

在環境保護壓力不斷增大的形勢中，開展機械設計工作要注重對新材料的使用，遵從環保性的原則。在環境保護的工作中，已經形成了相對完整的法律制度、政策規定，同時人們的環境保護意識也在不斷的提高，人們更愿意從環保的角度開展各項生產。因此對于機械設備的環保性要求變成了普遍的功能需求，在進行機械設計的過程中，自然要對機械設備材料的環保性能進行綜合把握，盡量將材料對環境的污染影響降到最小，設計出符合環境保護要求的機械設備，使用節能環保的設計理念，保證新型材料的安全使用。

2.3 可持續性

機械行業在開展設計工作的過程中，要注重對材料的合理選擇，科學使用。要保證材料的可持續性。要在設計的過程中，從科學發展的角度，結合機械設備的后期使用要求，在完成各種使用功能的同時，節約材料的使用成本，在保護環境的同事，實現材料的可持續發展應用，要能夠充分的將發展與科學相關聯，在進行設計的過程中，對材料的性能進行深入的開發，提高機械性能。另外，在機械設計的過程紅，還要對新型材料的突出性能優勢進行綜合應用，以確保機械制造企業的經濟效益。

3? 機械設計中新型材料應用的具體表現

3.1 實用性材料的應用

機械設備的制造過程中，需要經過一系列的加工工藝，比如需要進行切削處理、熱處理、鍛造處理等等，在一系列的生產加工過程中，為保證設備生產材料的使用性能，需要根據設備的實際性能要求，選擇使用具有實用性的材料。只有具備突出實用優勢的材料，才能在機械設計生產的加工過程中，不會被加工工藝的應用改變性能，即使被加工成各種各樣的零部件之后，依然能夠保持原有的實用性，并保障機械設備的穩定運行，安全使用。

3.2 載荷型材料的應用

在機械設計和機械制造的過程中，材料失效的現象普遍存在。材料失效，主要是因為材料的載荷性能有限。因此，需要在設計的過程中，對載荷型材料的使用，在對其性能進行綜合了解的基礎上科學選擇，保障這些材料的安全使用。另外，還要對載荷材料的荷載要求進行注意，要能夠保證機械設備在后期的應用過程中，符合相關的使用標準。只有選擇使用了符合標準的載荷材料，才能更好的減少材料失效現象，保證機械產品的設計性能與實用性能相一致。

3.3 合金材料的應用

在機械設計的過程中，要對合金材料、碳鋼材料的選擇應用進行關注。這些材料在應用的過程中，具有價格便宜、生產方便、適用性強的優勢，在機械設計的過程中，碳素鋼的材料應用，韌性和強度具有一定的局限性，需要根據實際的機械設備性能要求進行綜合選擇使用。而合金材料的使用，能夠有效的改善碳素鋼材料的不足，在機械設計的過程中，對于零部件的設計，可以充分的應用合金材料的耐磨性優勢，保證產品設計的最佳使用效果。

3.4 無毒害材料的應用

在機械設計的過程中，材料的選擇應用普遍具有傷害性。比如化學材料的使用，對人體具有一定的危害影響，同時對自然環境，也具有一定的破壞性。在開展機械設計工作的過程中，要注重使用無毒害材料的應用，從而將材料的影響作用降到最低，在保護環境的同時，還減少了對人的傷害。另外，在進行機械設計的開展中，要將綠色環保的理念融合在設計過程中，從材料的選擇，到后期的生產加工，都要確保減少使用毒害材料，減少化學材料、放射性材料的使用。

3.5 可回收材料的應用

在進行機械設計的過程中，金屬材料，是一種不可再生的資源，在設計和制造的過程中，一旦使用，將不能被有效的回收和重復利用，存在著能源損耗大的現象。因此，在進行機械設計的過程中，要選擇使用能夠可回收的材料，與生態的可持續發展理念相一致，不斷的提高材料的循環使用效率，不僅減少了對材料的浪費現象，還能更好的控制材料的使用成本，提供企業的經濟效益，保證機械行業的健康發展。

4? 機械設計中新型材料應用的保障措施

為更好的保證機械材料的應用性能，需要在具體的設計應用過程中，做好以下三點保障措施：

4.1 按照設計要求進行應用

機械設計是一項復雜的工作，涉及的環節較多，不僅有主要的零部件，還有各種零部件，因此在進行材料選擇應用的過程中，要根據具體的設計要求進行。如果在設計的過程中，不注意結合具體的設計要求，后期的使用要求，過度的選擇使用一種材料，很有可能會造成在后期的應用中，部分零部件、內部結構的使用壽命受到影響的問題。因此，設計人員在開展設計工作的過程中，要注意不同材料的使用性能，對不同材料的應用環境要求熟悉了解，在適當的時候需要借助于實驗的方式，進一步的檢驗材料的性能。并在實驗的過程中，對材料的性能變化規律進行觀察，將實驗數據進行記錄，最大的保證材料的性能穩定應用。

4.2 注意材料的優勢應用

為保證材料的有效應用，要對材料的優勢進行明確。首先，設計人員要能夠對材料的物理性能進行充分的分析應用。比如對材料使用過程中的粘度、熔點、磁性能、傳熱性能等等，進行充分的分析，并保證其合理的使用。其次，要對材料的延伸性能進行充分的分析。比如要根據實際的使用環境，對材料在不同環境中的變化情況進行分析，根據設備的實際應用環境，及時調整設計方案。最后，要對材料的化學性能進行分析。比如對材料的可燃性、腐蝕性、氧化性等特點進行分析，保證在特殊設備的設計過程中，對化學性能的優勢進行綜合應用，發揮出材料的最佳使用效果。

4.3 加強工藝處理方法的提高

在保證材料高效應用的工程中，還要注意加強工藝處理方法的不斷提高。機械設計生產的過程中，生產加工的過程中，會對材料使用不同的工藝進行處理。比如需要對材料進行加熱鍛造處理、焊接處理、等等，在不同的處理過程中，各種工藝手段的應用，對材料都會產生一定的影響，尤其是在高溫高熱的加工處理中，材料的性能會發生不同的改變。通過對工藝處理方法的提高，將加工工藝的影響作用降到最低，最大化的保證材料的穩定性能。

5? 結語

總之，在機械設計的過程中，新型材料的應用，要符合環保節能、經濟實用、可持續性的原則，并且要按照具體的設計要求選擇材料，對新材料的應用優勢進行發揮，從加強工藝處理的方法提升等手段中，確保新型材料的有效應用，機械設計的科學合理，提高機械設備的高水平生產制造，提升機械行業的快速發展，促進社會經濟事業的更高水平進步。

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