過程裝備設計中材料的選擇運用分析

（南京理工大學，江蘇 南京 210000）

0 引言

深化工業化的真正內涵體現在裝備產業更深入的發展，整個過程裝備產業從初級向深層發展，在以往階段這種發展只是追求數量的粗放增長，但是隨著其理論的不斷研究發展，這種發展開始逐漸重視以技術創新為核心的產業升級。目前，我國裝備行業競爭力較強的子行業中比較重要的就是材料了，過程裝備與控制工程設計的各方面知識比較多，比如科學與機械工程、化工工藝與理論等。從整體上看，我國裝備制造業具有產業集中度低、研發強度低的特點，從這些方面來看，還需要進一步的加強[1]。從材料選擇應用能力來看，從原料到產品都需要經過多種復雜的工藝過程，在開展裝備設計的過程中，材料的選擇工作極其重要。

1 過程裝備設計中材料的優選的重要意義

目前，科技日益發達，信息化時代到來，國民經濟快速發展，在這一時期內，工業化進程繼續加快，在為我國機械制造業的發展創造更有利的條件。但是另外一方面，機械制造業發展的過程中，出現了許多問題。目前，在機械工業中，各種機械材料的應用迅速發展，甚至部分材料都有短缺。為了有效地避免問題的惡化，在現代機械設計中，必須充分考慮到工業發展造成的材料消耗量的增加。如果想讓這些材料得到合理選擇和使用，只有充分發揮它們的作用，才有可能做到這一點。工藝過程裝備的設計應注意材料的選擇，從任意一角度來說，都需要綜合考慮材料的使用性能，材料的工藝特點，材料的經濟性。選擇材料作為容器設計的關鍵要素是完成設備設計過程的第一步，材料的選擇包括材料強度、硬度、穩定性等，通過綜合考慮多種因素，通過材料的最優選擇，可以滿足設備需求的運行質量。目前，中國機械設計應用過程中的一些重要材料顯示，情況比較矛盾，因此，在迅速發展的工業體系和社會經濟背景下，基本原料的質量很高，這是和迅速的經濟發展是相互矛盾的[2]。優選材料對于促進工藝設備機械設計的可持續發展十分重要，也有助于提高社會效益。

2 在過程裝備設計中材料選擇和應用的原則

在選擇材料時，必須充分了解材料的使用情況，以確保選擇的效果。只有充分研究和合理利用材料的特性，才能充分發揮其作用。過程裝備設計必須考慮到材料的所有方面，這主要取決于各部分的功能需求，在此基礎之上才做出選擇。例如，許多設備對材料強度有較高的要求，這些表面往往是摩擦的，如果組件在高溫下工作，則材料必須耐高溫，對表面硬度有更高的要求。

使用材料的機械性能根據零件的工作條件和損傷類型確定，零件的使用壽命延長。權衡各種材料的機械性能，測量流動極限和強度極限及其他數值參數，材料應具有高度疲勞度，材料淬透性分析機械性能是通常在金屬材料中使用的一系列指標。在機械制造中，機械零件一般在正常溫度、大氣壓力和不高強度腐蝕的環境中使用，而在使用過程中機器的每一個零件都將承擔不同的負荷。金屬材料的使用質量由機械性能決定，機械性能也是零件結構和材料選擇的重要基礎。在各種情況下，根據額外載荷的性質，金屬材料的機械性能也各不相同。額外載荷包括拉伸、壓縮、扭轉、沖擊和循環載荷。在材料優化過程中，材料的機械性能應符合彈性、剛度、強度、塑性、硬度、沖擊韌性等要求，還包括疲勞強度，抗斷裂強度和粘度，根據設備不同的使用需要[3]，機械性能最優化符合材料的要求。

3 在過程裝備設計中材料選擇和應用的要點

首先，材料經濟性方面。應盡可能將節約性和協調性統一一致地考慮應用。在目前的設備操作過程中，對材料的選擇的成本效益和適用性給予了極大的關注，工程師應認真對待材料制造技術，將其作為材料選擇的標準。各種機械材料，其技術要求相差很大，對鑄造、焊接和切割有不同的工藝要求。因此，在選擇材料的過程中，為了更充分地利用其特性，必須仔細審查其使用情況。在保證零件使用性能的基礎上，對材料進行合理控制并保證材料的經濟性。有效結合環境保護和節能的特點。由于我們的可持續發展戰略為生產過程中的能源節約和環境保護提出了新的要求。在實際生產過程中，企業必須認真考慮保護環境和節能材料。在過程裝備設計中，通常使用許多不可再生的能源，如果這些材料消耗得太快，這將對我國的可持續發展產生嚴重影響。因此，在實際執行材料選擇過程中，應盡可能遵循節能和環保原則，更合理的材料選擇，以確保材料的環境性能。

其次，需要注意過程裝備設計中材料選擇和應用的方式。以失效指標為基礎的材料選擇也是選擇零件、故障形式和影響因素的一種非常實際的方法，這通常被用來作為根據失效的形式選擇典型零件的基礎。材料零件故障意味著在使用過程中由于零件尺寸、形狀、組織結構和性能的變化，這導致材料正常工作效率的損失，通常導致零件完全損壞，零件嚴重損壞等，導致零件的性能作用完全失效。失效指標分析法從一定意義上說后是尋找零件損壞的主要原因，提出了適當的改進措施，并綜合考慮了經濟因素，提高材料使用壽命，結構結構表現為狀態評價，導致設計不當，因此而導致整個裝備設計過程的不合理，材料選擇不當，或選擇低質量材料，加工工藝表現為毛坯缺陷等；安裝和使用表現為安裝不合理、維護不當或超載使用等問題。

最后，需要注意過程裝備設計中材料選擇和應用的方式。以失效指標為基礎的材料選擇也是選擇零件、故障形式和影響因素的一種非常實際的方法，這通常被用來作為根據失效的形式選擇典型零件的基礎。材料零件故障意味著在使用過程中由于零件尺寸、形狀、組織結構和性能的變化，這導致材料正常工作效率的損失，通常導致零件完全損壞，零件嚴重損壞等，導致零件的性能作用完全失效。失效指標分析法從一定意義上說后是尋找零件損壞的主要原因，提出了適當的改進措施，并綜合考慮了經濟因素，提高材料使用壽命，結構結構表現為狀態評價，導致設計不當，因此而導致整個裝備設計過程的不合理，材料選擇不當，或選擇低質量材料，加工工藝表現為毛坯缺陷等；安裝和使用表現為安裝不合理、維護不當或超載使用等問題。此外，機械結構的設計和生產應在基礎上考慮到防銹問題，所以在生產過程中通常可以注意在幾個情況，首先，在結構狀態，除非有特殊的要求，結構形式必須確保簡單。其次，在生產和設計過程中，必須確保所用金屬材料的同一性，并對結構進行防腐處理，涂層法目前廣泛用于保證結構的防腐性。

4 結語

在過程裝備設計過程中，應適當注意材料的選擇和使用，從一定意義上說，材料的優選與應用關系到產品的穩定運行，在安全運行方面也起到了非常總要的作用。因此，過程裝備設計中材料選擇和應用應結合各種不同方面，包括材料的機械性能、工藝性能、經濟性來考慮過程裝備設計中的首選材料，以及材料的環境效率，技術效率和社會效益，通過選擇知識系統的材料，故障指標，分級分析，同時選擇材料優化成本，完成設備設計過程優化材料，最終保證設備設計質量，提高工業生產質量。