机械设计中的材料的选择和应用解析

李冠效+雷长贵

摘 要 随着现代化工业进程的不断加快，对机械设计行业也提出了更多的要求。机械设计中的材料的选择和应用是机械设计行业的基础。在新形势下在材料进行材料选择和应用时要全面考虑，选择的材料不仅要满足设计要求，而且还要环保。文章分析了机械设计材料的选择和应用，提出了一些在材料选择和应用策略。

关键词 机械设计；材料；应用

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0086-02

在机械设计中对材料的选择和应用已经成为了一个热点问题，随着机械行业的不断发展，我国的经济增长方式和可持续发展不断加深，机械材料的选择和应用也是一个重要的环节，本文对机械设计材料的选择和应用进行了探讨和分析。

1 机械设计中选择材料的意义

随着经济的不断发展，机械加工行业面临着严峻的考验。机械的需要不断增加，导致了材料短缺的现象的发生。材料是机械生产的重要组成部分，只有保证机械材料的及时的供应，才能包工工业生产的重要进行。针对这种现象，就要重视机械的选择工作，在选择机械材料时不仅要选择实用性强的材料，在选材的过程中还要选择材料的经济性和环保性。只有选择良好的机械材料，才能保证机械设计行业的正常发展。

2 机械设计材料的选择和应用分析

调质工艺以及有关设计应用分析：

常用的热处理技术就是调质技术。在工业生产中很多材料的都可以用调质技术来出来，可以提高材料的综合性能，也可以提高材料的拉伸强度。通过拉伸材料的不断提高可以使零件的重量。还可以减少零件所占用的空间。在工艺生产中运用调质技术可以减少机械的空间。

在进行调质技术时要注意以下问题。

1）要注明调质。在知识注明进行热处理的条件下，很多厂家就会使用其他特处理技术。如采用正回火来达到硬度要求。正回火技术会让材料的强度降低很多。可能导致材料出现断裂的现象。

2）要注明调质的硬度范围，这样可以方便工厂的生产，如果硬度范围规定的过窄就无法满足生产要求。

3）硬度和强度要适中。硬度和强度标注要执行国家标准，要按照相关标准进行参考。

3 机械设计常用的材料

1）金属材料。在众多工程材料中，金属材料使用的最广泛，据统计在机械产品中金属材料在90%以上。在机械材料中钢铁材料被大量使用，因为它们的强度和韧性都比较好，而且价格便宜。还能满足不同的性能要求。在金属材料中，合金的性能是比较优良的，适合制作各种零部件。

2）高分子材料。高分子材料通常包括塑料和合成纤维。这种材料有在工业生产中有很多优点，材料的来源比较丰富。可以从天然气中提取，它们对能源的消耗比较少，密度小有很好的延展性。

3）陶瓷材料。陶瓷材料是以氮化硅和碳化硅为主要成分。陶瓷材料的主要特点是硬度高、耐腐蚀、密度低、抗压强度高的特性。目前陶瓷材料多用于制作密封零件。陶瓷材料的缺点是比较脆，容易断裂，价格比较昂贵。

4）复合材料。符合材料是由两种以上不同的材料构成的，通过物理和化学的方法组合成一种新的材料，这种复合材料的性能可以满足不同的工艺生产要求。复合材料可以分为金属和非金属两种。金属材料包括铝、镁还有合金。非金属材料有树脂、橡胶、陶瓷等。增强型材料有玻璃纤维、碳化纤维还有金属丝等。

4 机械设计材料的原则

1）载荷应力大小与性质。从强度方面来考虑，要在了解材料的基础上进行选择，比较脆的材料适用于静载下的工作零件，在冲击力比较大的情况下最好采用塑性材料。

2）机械的工作情况。温度对材料的影响，在对材料进行选择的时候要考虑到材料的膨胀系数，要选择膨胀系数较少的材料。要避免材料在高温时发生松动，材料会随着温度升高而变化。机械在作业时会发生磨损。所以在选择材料时要选择硬度强、耐磨性好材料。

3）零件的复杂程度以及材料加工的可能性。结构复杂的零件要选用铸造毛坯，或者用板材挤压元件进行焊接。结构简单的零件可以用锻造法。

4）机械的经济性。在选择机械材料要选用价格低廉的材料，不能选用价格昂贵的材料。在制造箱体的材料时选用钢板焊接是比较好的，可以省掉一些生产费用。

5）材料的利用率。可以采用无切削的铸造方法，可以提高材料的利用率。

6）材料的供应情况。对于小批量零件应减少材料的使用。

5 材料选择和应用在机械设计中的注意事项

材料的选择是机械设计的重要内容，要想做好设计工作就是满足设计产品的实用性，还要考虑到材料的经济性和安全性，还要实现企业的可持续发展要求。因此在机械材料选择时要注意以下几点。

1）材料的机械性。机械材料的应用要以工艺为生产指标。在机械生产中铸造工艺、热处理工艺、切削工艺等技术。面对机械材料的应用范围不同，机械材料的选择要考虑到可操作性。在机械材料的选择过程中要合理设计部件的构架。选择的材料要满足生产要求。

2）材料的经济性。对于材料的选择要注意经济性，在材料的选择上不但要达到技术要求还要考虑价格因素，对材料的成本和生产工艺要进行合理控制，这就要求要符合企业的生产条件，对机械零件的加工进行有效控制。

3）材料的环保性。在机械材料的选择中要注意环保性，这是一个非常重要的方面。随着经济不断发展，在发展经济的同时也对环境造成了很大影响。所以在选择机械材料时要考虑到环保的问题。要考虑到成本和污染的问题。

6 机械设计中材料的应用

在机械行业中，机械分类有很多种类。在选择时要考虑到材料的使用性，选择适合的材料在机械设计中是很重要的。设计人员要对机械材料有一定的了解，要根据不同的设计要求，选择合适的材料。

对于不同的机械零件因其用途的不同要选择不同的材料，这就要求设计人员在了解材料的基础上合理的选择材料，适当运用热处理等技术发挥机械材料的潜力。在选择材料时要考虑到材料的经济性和实用性，从而不断的促进企业的经济发展。

7 结束语

机械材料的选择和应用在机械设计行业中具有重要的意义，我们在选择机械材料时要考虑到材料的实用性和经济性，只有这样才能高效的完成机械工作，为机械设计行业的发展奠定良好基础。

参考文献

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[4]王杰，程明远，李士晓.浅谈机械设计加工中注意的几个问题[J].科技信息，2011（11）.

作者简介

李冠效（1984-），男，讲师，本科，研究方向：数控加工，机械加工。

雷长贵（1981-），男，讲师，本科，研究方向：数控加工，机械加工方向。endprint