机械设计中材料的选择和应用

2019-02-11许大林

时代农机 2019年1期

许大林

（本钢能源总厂，辽宁本溪 117000）

1 机械设计中材料的选择的重要性

我国制造业发展十分迅速，逐步形成了一整套的产业链条。由于技术的发展和市场的需求，进行产业升级就变得非常重要，这个阶段对于各种机械设备的需求量非常巨大，对我国的机械装备制造业提出了非常高的要求。而机械材料做为机械制造的基础，对于装备制造业来讲具有重要的战略意义。良好的制造材料无疑会满足机械设备的设计要求，使其能够发挥出较好的性能。有很多机械设计都是按照机械制造材料进行构思的，从另一个方面来讲，高端机械制造业受限于材料技术的发展，即便如此，良好的材料在机械设计中也占有着重要的位置，决定着机械的性能。

2 在机械设计的材料选择中的注意事项

2.1 机械制造材料成本的控制

在机械制造材料的选择过程中，应该注重材料的经济适用性，在保障材料能够满足基本的机械设计要求后，降低材料的成本，对其在模型铸造、生产以及装配等各个方面进行综合考量，使其材料的最大价值获得开发，而且对还要保证设计的刚性需求，使其能够满足机械设计的要求。例如，在机械设计过程中，外壳的设计要尽可能坚硬具有一定的空间结构，能够对其内部进行良好的保护。而弹簧做为机械制造中经常用到的部件，在材料的选择生则要求有足够的伸缩性。在具体的部位，各个机械材料的要求不尽相同，如果不对每一个部件的成本进行有效控制，那么在机械设计中将会存在巨大的成本压力，可能造成设计胎死腹中。所以，在保障基础性能的前提下尽可能地做好机械材料的成本控制非常有必要。

2.2 材料的环保要求

随着经济建设的发展，人们逐渐认识到工业生产不可避免地会对环境造成一定的危害，过去粗放的经济发展模式已经被完全摒弃，我国也加深了对环境保护的认识，并积极采取了行动和措施，使环保理念深入人心，为了能缓和人与自然的矛盾，在机械制造材料的选择过程中，选择环保材料就变得势在必行。在机械设计过程中必须注重环保理念的融入，将一些高耗能高污染的机械材料排除掉，使用一些绿色环保材料进行机械的设计。

3 机械设计中材料的选择和应用

3.1 实用型机械材料的选择

实用型机械选材，在进行机械设计的过程中，要把实用性放在第一位，机械设计不同于艺术设计，不以美感做为判断其设计好坏的标准，而是以完成设计任务为前提。例如，在设计过程中，需要根据要求对材料进行一定程度的加工，如热切和锻造等，这些加工工序对材料的性质有着一定的要求，好的材料易于加工，良品率高。在生产产能达到的前提下，对于材料的耐磨性以及轻度有着一定的要求。所以说，根据机械设计的要求不同，加工材料也要进行合适的选择，使其能够满足机械设计要求。

3.2 在进行机械材料的选择时要考虑其运行环境

在机械设计过程中，不仅要根据机械的要求进行性材料强度的选择，也要根据机械运行环境的具体情况使机械材料能够适应在其运行环境下的长期使用，如在酸性环境工作环境中，金属材料由于本身存在的化学性质，不能够在长期暴露在这样的环境下，因此就需要考虑一定的保护措施，或选择其他具有抗腐蚀性的材料，并在机械设计中进行运用。所以说，在进行机械设计的过程中，不仅要根据机械本身进行材料的选择还要考虑机械的运行环境对材料的影响，使其能够具备较长的使用寿命。

3.3 减少材料的复杂性，易于回收

机械设计通常情况下会用到金属材料，可供选择的材料非常多，钢材就可以达到上百种，这些钢材为机械的设计提供了丰富的材料选择，但是在维修以及回收方面存在着一定的难度，非常不利于材料的循环再利用。因此，在机械设计之初，除非必要，尽可能地减少不同材料的混搭，保证机械设计中的材料在满足其设计要求的前提下，尽可能地减少过多材料的使用。也要保证材料能够进行循环再利用，通过建立良好的回收过程，使资源能够得到节约。

3.4 考虑材料的载荷

不同的材料其载荷也是不同的，在进行机械设计的过程中，许多材料因为存在外在负荷偏差，所以在运行的过程中造成损害而不能使用，造成资源的浪费。因此在机械设计之初，就需要考虑载荷的情况，避免在机械运转的过程中，其中的零部件因为载荷较差，从而停止工作，影响整个机械的正常运转。所以，在进行设计的时候要根据机械的设计要求，对材料的在载荷方面进行一定的评估并进行选择，使材料能够适应机械的设计要求，不至于出现载荷问题，影响使用。