机械设计中材料的选择及其应用

陈玉都

摘 要：机械设计中材料的选择和运用是整个机械设计中的核心，对提高机械设计的水平，保障机械产品的质量以及推动整个机械设计行业的发展具有十分重要的意义。

关键词：机械设计；材料选择；应用

Abstract：the use of mechanical and material selection in the design is the core in mechanical design，mechanical design to improve the level and guarantee the quality of mechanical products and promote the development of the mechanical design industry has very important significance.

Keywords：mechanical design；material selection；application

1 机械设计中材料的选择

1.1 选择载荷类型的材料

机械设计过程中，通常机械材料的外载荷性能容易导致机械设计的部分元件失效，而机械的零部件所具备的性能却能有效的防止这种零件的失效。由于失效零部件性能与材料的外载荷性能之间的矛盾，进而要求在机械材料的选择上，要以材料的载荷性能的大小作为机械选材的标准。在选材上可以将材料的载荷性能归结为两个方面：一是当零部件在外载荷力的作用下出现扭转时，其中应力大多集中在材料表层，这就表明，材料表面的性能直接决定着零部件间的控制效果。所以在机械设计材料选择上，如果机械材料需要承受载荷力，就可以选择低碳钢渗碳或者是中碳钢调质的方式对材料进行加工。通过此种材料的选择和加工方式能够确保产品的质量。二是对一些能够承受压缩或者是拉伸作用的材料，由于外载荷力作用到零件的横截面，使横截面的应力比较均衡，所以这就需要在机械材料的设计中，选择一些性能分布均匀的材料，保障在机械设计的加工、生产等环节中能够对材料进行高效的作业。

1.2 选择可回收和能够循环利用的材料

在机械制造领域内，金属材料的种类非常多，钢材就有100多种。然而在机械设计中，由于不同种类的材料都堆放在了一起，很难对材料进行分类，进而加大了回收利用的难度。因此机械设计的材料选择过程中，为了便于循环利用，可以选择一些单一的合金系制作零部件，因为合金系的构成元件比较少，对环境的压力也较小，所以能有效提高对合金的回收和循环利用效率。

2 机械设计中材料的运用

2.1 材料运用的经济性与实用性相统一

材料运用的经济性与实用性统一是机械设计中必须首先要考慮的问题。在材料运用的过程中应当注意两个方面的内容：一是在机械设计中材料的运用应以零部件的加工工艺为标准。机械加工中不同的加工技术，如切削工艺、铸造工艺、焊机工艺以及热处理工艺等技术对于材料的运用要求是不同的。切削工艺要求材料的应用应当符合切削作业的可操作性特征；铸造工艺要求材料的应用应当向高吸气、高收缩、高流动方向转变；焊接工艺要求材料的应用必须要体现出冷镦性和冲压性的特点；而热处理工艺则要求材料的应用应当符合氧化脱碳性、敏感性、淬透性等特征。二是强调材料应用中的经济性。机械设计过程中，在保障各零部件材料都能够符合各种加工工艺要求的前提下，应当合理地对机械材料的加工成本进行控制，然而为了实现材料应用的经济性，可以根据机械设计企业的自身发展水平，最大限度地对加工工艺和零部件的生产方式进行合理的控制。

2.2 材料运用的节能性和环保性的统一

机械设计中材料应用的节能性与环保性是促进生态经济建设的重要方式，是实现机械设计可持续发展的重要环节。因此，在机械设计过程中应努力确保材料运用的节能性和环保性的相统一，推动机械设计健康、可持续的发展。例如，在机械设计铸造工件环节，铸造设计阶段百分之五的成本决定着百分之八十的铸造工件的生产成本。所以在机械设计过程中，节能环保的材料运用，不仅能降低能源的消耗，节约生产成本，而且还能够最大限度地符合机械设计中材料应用的环保性要求。

2.3 做好化工机械设备的防腐设计

腐蚀是化工机械设备经常会发生的问题，这主要是因为化工机械设备在平时的环境中由于空气和水分等因素发生了化学反应，进一步导致设备出现损耗或者破坏的情况。化工设备被腐蚀以后会在颜色、外观和基本的性能方面发生变化，进而会影响设备的正常使用和生产，也会给使用的企业带来不小的损失。因此，对于化工设备的腐蚀以及防腐措施的研究意义很大。结构设计应该能够满足化工设备在生产运行过程中对生产的要求和应力的特点，在进行设计时我们应该注意下面几个方面：首先做到产品的结构和化工产品的耐腐蚀要求是一样的；其次要注意化工设备在运行时的稳定性和流畅性，防止具有腐蚀性的介质的挺短、蒸汽的凝结还有腐蚀物的积累；最后要注意对于外力额保护，以防因为外力对设备造成的破坏。

3 可循环利用型材料的选择和应用

机械设计中多使用金属材料，在设计中，对不同零件往往需要根据其使用性能综合使用金属材料，为满足零件性能，将这些材料混合加工为合金材料，从而满足使用需求。这种使用方式对机械报废后的回收难度和回收成本都有很大的影响。为提高材料报废后的废物资源化，机械设计时，要尽量选择可循环利用的材料，单一合金或者金属种类较少的合金材料是更科学的选择，材料循环利用的可能性也更高。

结语

对于机械设计来说，材料选择以及应用是非常重要的基础环节，在机械设计中的地位也逐渐提升。在选择材料时，需要保证其科学性以及优化性，对行业实际发展状况加以分析，明确材料选择与应用的地位，满足机械设计的相关生产标准，在应用的过程中始终坚持可持续发展的重要理念，确保其实用性和经济性、节能性和环保性，确保制作出来的机械设备的良好质量，推动机械行业稳定发展。

参考文献

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[2]池占山.机械设计中的材料选择及应用探讨[J].中国高新技术企业，2015（21）.

[3]程艳.机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].景德镇学院学报，2014（6）.

（作者身份证号码：320911199105145710）