机械设计加工中的材料选择问题分析

刘小军

摘 要：随着科学技术的不断进步，机械设计加工的水平也在不断提高，在工业加工产业的发展进程中发挥了重要的作用。在机械设计加工工作中，材料的选择问题是核心的内容，直接影响机械加工的成果。基于此，文章将对机械设计加工工作中材料选择的重要性、基本思路理念和具体的材料选择工作进行深入的分析和研究，以期能够促进我国机械设计加工行业的健康发展。

关键词：机械设计加工；材料选择；绿色环保

中图分类号：TH122 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）25-0182-02

前言

我国在经济结构转型升级的过程中，机械设计加工的材料选择问题成为机械加工的重点和关键。在能源紧缺、技术发展和环保型要求的背景下，机械设计加工的材料选择也要产生新的理念和要求，与我国可持续发展的战略目标相一致，推动中国机械加工行业的实现绿色发展。

1 机械设计加工材料选择的重要性

在科学技术的推动下，机械设计加工行业中机械设备和工具的使用频率不断增加，提高了生产的效率，但是也产生材料选择的问题。相关的工作人员在进行材料选择的工作时必须要考虑材料的配置性要求，尤其是材料的性能、尺寸等，这些都是与经济效益直接相关的内容。

此外，在我国的长期发展中工业一直在经济发展中占重要的比重，尤其是机械加工行业对经济的发展做出了重要的贡献。但是，我国的机械设计加工行业产生了明显的能源过渡消耗和环境污染的问题，不能仅仅通过材料的优化配置来完成，还需要通过环保、科学的材料选择工作来降低能耗。

因而，從以上这两个方面来看，机械设计加工中的材料选择问题的重要性一方面表现在加工成果上，一方面表现在我国的工业可持续发展上。选择合适的机械加工材料能够更好地满足机械设计和加工的要求，生产出符合要求的工业产品，提高机械加工的工作效率和水平，使其在我国的经济发展中发挥更加有益的作用。同时，在材料短缺、能源消耗过大和环境保护的问题上，选择科学环保的材料不仅满足了绿色环保的要求，有利于实现可持续发展，更重要的是符合未来机械加工行业发展的趋势要求，使我国机械加工产业在保持经济活力的同时提高竞争力[1]。由此可以看出，机械设计加工工作中的材料选择问题兼具理论性和现实性的意义，对我国未来机械加工和工业的发展都具有关键影响。

2 机械设计加工材料选择的基本思路

2.1 材料选择的经济性和适用性

材料选择的经济性和适用性是机械设计加工材料选择的基础思路内容。材料选择适用性就是要根据机械设计和加工的要求选择合适的材料进行加工。例如，材料的选择要适用于机械加工的铸造工艺、焊接工艺的要求，因此在众多涉及到焊接工艺的材料中就需要选择满足焊接热能性的材料，避免在焊接中发生材料断裂、材料变形的现象发生。其次，在综合性分析选择适用的材料基础上，应该选择高质量的经济适用性材料，最大限度挖掘材料的价值。例如，在机械的铸造工艺流程中就要选择吸气性较好、流动性和收缩性都比较强的材料，但是在锻造的加工环节中就需要选用具有冲压性、可锻性的材料。也就是说，在材料选择的过程中考虑材料的适用性就是要在满足工艺要求的基础上把握材料本身的特性，进行双向适用性的材料选择。

经济性就是在材料选择的适用性理念的基础上，根据机械加工工程的造价预算进行综合性评估，在满足同等适用性条件的前提下选择经济价格合理的材料，既要保证质量达到标准要求，又要保证价格合理。随着材料生产技术的不断进步，循环使用的材料已经成为可能，因此可以选用循环材料，既能降低能源的消耗，又能满足加工的要求，还能降低加工成本。

2.2 材料选择的绿色环保理念

材料的绿色环保理念就是机械加工的材料既要降低能源的消耗，又要减少环境的污染。随着社会的不断发展，经济生产中的绿色环保理念逐渐被人们接受，低能环保已经成为社会发展的主旋律。要想实现中国的可持续发展，就必须要降低能源消耗的同时保护生态环境。因此，机械设计和加工在材料选择问题上必须要坚持绿色环保的理念，在机械设计的工作中就将环保的理念贯彻其中，尽量选择低能耗、低污染、可循环使用的材料。同时在机械的加工工作中也要尽量选择绿色环保的加工材料和方式，合适设计、合理使用、节约能源、保护环境。

2.3 材料选择的可持续发展理念

可持续发展的理念是与绿色环保理念一脉相承的思路，都是我国新形势下是提高机械设计加工工作效益的核心观念。坚持可持续发展的选料选择理念就是站在能源资源可持续发展的角度上，发展机械设计加工的可持续发展工作模式。在机械的加工环节中尽量选择性价比高的材料，并保证正确的加工工艺流程，避免因过于坚持性能、价格等因素造成加工失败、机械加工工作返工等现象的发生。同时，材料选择要符合可持续发展的要求，尽量选择能源消耗低、经济效益好、环境污染小的材料，使工业的机械加工行业都实现可持续发展。

2.4 重视载荷因素对材料选择的影响

在机械设计加工材料选取的过程中，还应该注意到载荷问题对加工工作的影响。很多设计加工人员不考虑载荷因素而选择加工材料以后，在实际加工过程中就会发现，由于材料的载荷能力不达标引起材料变形、材料损坏，从而影响加工进度。还有的材料由于承载性过强不能满足机械加工的工艺要求，也影响机械加工的综合效益。因此，在选择材料的过程中必须要考虑材料的载荷能力，应该坚持实事求是的原则合理估算材料的荷载能力并进行综合比较，确定合适的材料类型。

3 机械设计加工材料的选择

3.1 实用性机械材料的选择

实用性机械材料的选择就是材料的选择必须要考虑材料的实用性，无论是设计还是加工环节都要根据加工的对象选择实用的材料，根据工艺流程的各种指标选择符合实用要求的材料。例如，在机械加工材料中不同的工艺程序所使用的材料是不同的，因此必须选用符合工艺要求和生产要求的材料保证加工的程序。同时零件材料的选用必须要符合设计和生产的要求，如材料的质地、材料的耐磨性等。endprint

3.2 载荷类机械材料的选择

在机械的设计和加工过程中，材料失效问题屡见不鲜，其中最主要的原因就是材料选择和应用的过程中没有考虑材料的负荷能力，这样在实际的机械加工生产环境中就很容易产生材料无法负荷加工的外力而导致材料失效，产生加工设备故障问题。因此，载荷类材料的选择一般要求对材料的荷载能力进行简单的评估，保证机械加工的正常进行。

3.3 可回收机械材料的选择

机械设计加工工作所使用的材料大部分是金屬材料，支撑这些金属材料需要大量的金属物质，并产生严重的能源消耗和环境污染问题。例如，机械加工中的钢材料是最常见、使用最频繁的材料之一，钢材料的种类繁多，因金属含量的不同也导致钢材料的型号众多。因此，钢材料的回收是一项十分艰难的工作。因此，在材料选择上就应该尽量选择可回收率高型号的钢材料，尽量减小能源消耗的问题。同时在机械加工中，不同的金属材料混合使用带来了高难度的材料回收问题，从而导致材料浪费比较严重[2]。从此可见，可回收材料的选择和使用将会是循环经济理念在机械加工行业的重要体现。

3.4 低消耗机械材料

对于高能耗的机械设计加工行业来说，低消耗的材料选择是十分必要的，就是材料选择必须要符合低能耗、高效益、无污染的要求，同时机械加工的方式，即材料的处理也应该与材料自身的低消耗的要求相匹配。例如，在很多机械加工工作中都采用的是热处理的方式，这种方式不仅产生严重的环境污染，更是消耗热能、水能，因此，应该尽量减少热处理方式材料的使用，使用满足冷热轧方式的材料，这样就能在加工中避免热处理方式的耗能过高问题的发生。

3.5 无害机械材料的选择

无害机械材料是相对于有害性的材料来讲的，有害性材料不仅体现在对环境造成的危害，还体现在对机械加工人员的人身安全造成的危害。例如很多机械加工材料的Ni元素不仅会对环境产生极强的污染，其具有的化学物质将对人的呼吸系统、肝肾系统功能产生慢性退行性病变，影响人的身心健康，不符合可持续发展的材料选择理念。因此在材料选择时就应该注意加强对材料的检测和安全检查，防止不符合要求的材料应用到实际机械加工中。

4 结束语

综上所述，对于机械设计加工工作来说，材料的选择问题直接影响加工的成果。随着机械设计加工水平的不断提高，为了降低材料的能源消耗，提高加工的效率，应该选择合理的加工材料，遵循适用性和经济性、绿色环保、降低消耗性等现代化材料选择的思路，对实用性材料、可回收材料、载荷类材料、低消耗材料和无害材料进行合理的选择，使机械设计和加工兼具经济性和效益性，这也是未来机械加工产业发展的核心方向。

参考文献：

[1]胡林.机械设计加工中的常见问题分析[J].建材与装饰，2017，04（04）：80-81.

[2]赵吉民.关于机械制造加工中的材料选择的分析[J].科技创新与应用，2017，02（04）：120.endprint