关于机械设计中材料的选择及其应用研究

孟 华（商丘工学院 河南 商丘 476000）

新设备以及新技术的出现可以让各个行业的生产效率快速提升，可以让经济发展速度得到保证。机械设计、生产工作中，材料是机械设备高质量生产、顺利投运的重要保障，设计工作人员只有做好材料的选择与应用工作，才能推动机械制造业取得进一步的发展，进而推动工业发展。

1 机械设计中材料的选择及其应用意义

现阶段，如何提升国际市场竞争力已经成为各个国家首要问题。为了让经济可持续发展目标得以实现，必须要重视工业的发展。而机械是工业发展中的物质保障，机械制造业发展水平对国家工业发展具有决定作用。机械设计是机械制造业领域的重要部分，为将机械设计方案转化为真实产品，需要对机械设计材料进行合理选择。现阶段，在机械设计材料的选择及应用过程中，设计工作人员首先需要明确机械设备使用需求以及质量要求，对材料规格、材料性能进行全面考量；其次，设计工作人员需要对材料的使用量予以认真分析，避免在材料使用过程中出现不必要的损耗情况，有效提升材料整体利用率；最后，需要针对机械设备展开试验工作，保证设计方案具有高度可行性，在具体试验工作中，试验内容主要包含材料匹配性、机械磨损程度以及材料使用后的机械操作安全性等。[1]

2 机械设计中材料的选择及其应用类型

2.1 金属材料

金属材料在我国机械行业中的应用较为广泛，通常情况下，金属材料主要指的是以金属元素为主的材料。此种材料普遍存在于自然环境中，目前，可应用的金属材料种类就高达数十种。所以在机械设计工作中，金属材料是机械设计的首要选择。当前，在原有金属材料基础上研发出了多种合金材料。使用合金材料可以提升机械设备性能，满足设计工作人员对材料的需求。[2]

2.2 复合材料

复合材料主要指的是包含多种性质的材料。在生产过程中，可以使用化学、物理技术进行复合工作，让机械设计的不同的需求得到满足，进而有效提高材料利用效率。复合材料可以为设计人员提供设计灵感，保证新方案的高度合理性、科学性，与此同时，新设计方案的产生可以为复合材料的研发提供方向，让材料、方案形成互相发展、促进的关系。

2.3 陶瓷材料

陶瓷材料主要指的是使用高温烧结天然材料、合成化合物产生的材料。此种材料具有高硬度、高熔点、高耐磨性、可循环应用的特点，在机械设计制造中应用广泛，如超声仪、化学仪器设计、制造工作等。

2.4 高分子材料

高分子材料也被称为聚合物材料，主要指的是将化合物作为主体，通过加入添加剂、助剂等方法生成的材料。高分子材料的原材料具有较多的数量与种类，且生产较为方便，因此具有较高的可应用性，如沥青、塑料等。与此同时，高分子材料具有可循环、可再生的特点，例如在机械设计工作中，具有较高耐磨水平的聚甲醛材料就可以在轴承部件生产中得到有效应用。[3]

3 机械设计中材料的选择及其应用策略

3.1 注重材料环保性

3.1.1 环保节能

现阶段，我国环境污染问题伴随着城市化进程的不断推进而日益严重，环境污染问题受到的社会关注度也逐渐提升，在机械设计与生产过程中，设计工作人员只有高度重视材料的节能环保性，才能避免资源浪费问题。所以，设计工作人员需要在设计要求得到满足的前提下，尽可能对不需要处理的材料进行选择使用，与此同时，还应对材料中可能包含的危险元素予以考量，如镍、金属铅等，避免此类材料危害使用者的身体健康，为社会经济可持续发展做出贡献。

3.1.2 循环利用

在机械设计与生产过程中，设计工作者所使用的材料应具有可循环利用的特点，金属材料在长时间使用过程中，可能会出现锈蚀等问题，进而让机械使用性能受到不利影响，如果对其予以报废处理，那么就会让整体回收难度提升，让整体行业发展受到不利影响。对此，依照机械部位不同，设计工作人员可以对合金材料进行选择、使用，如果机械设备报废，那么可以对此类材料进行回收处理，完成再生产工作。

3.2 保证材料经济性

在机械设备的设计环节，为让机械设备质量得到保证，让机械设备得以顺利生产、投入市场，机械设备设计工作人员需要对材料选择与应用的经济性予以高度重视。一方面，设计工作人员在选择、应用材料时，需要对使用者实际需求予以全面考量，保证差异化经济水平用户需求均能得到满足；另一方面，在机械材料的生产中，需要对生产过程中的各个环节予以严格监督，确保材料的使用具有较高的效率，让机械设备的生产工作得以优化，让成本投入得以减少。[4]

3.3 确保材料实用性

在机械设备的材料选择与材料使用过程中，设计工作人员需要确保材料实用性。现阶段，在机械设备中，可选择、使用的材料具有多种类型，本身具有多样化特点，设计工作人员只有着眼于实际使用需求，从机械设备整体性能上进行考量，选择具有较高实用价值的材料，才能让机械设备使用性能、生产投运得到保证。如在热水器设备的设计生产过程中，就需要考量到易腐蚀特性，对铝制材料予以应用。值得注意的是，同一个机械设备中，不同部件具有差异化的运行环境、使用要求，应针对环境特点对具有较高匹配度的特殊材料予以有效使用。

3.4 重视材料荷载性

在机械设备的设计、生产过程中，一些机械设备具有复杂的结构形式，需要使用较多零件对其整体结构进行支撑，此类零件的荷载性能会对机械设备质量造成直接影响。在机械设备设计过程中，首先，需要对机械设备材料荷载性能进行全面分析，得到具体荷载参数，依照机械设备使用需求，对具体材料进行科学选择；其次，需要对荷载部件生产工艺予以创新，保证荷载材料具有较高的力学性能，并让资源浪费情况的出现得以规避；最后，需要严格管控机械设备生产的各个环节，在生产过程中，如果发现有问题出现，需要及时解决，保证整体机械设备生产质量。[5]

4 结语

综上所述，在机械设计及生产工作中，设计工作人员通过注重材料环保性、保证材料经济性、确保材料实用性以及重视材料荷载性的主要策略，可以对金属材料、复合材料、陶瓷材料以及高分子材料进行有效选择、合理应用，进而保证机械设计中材料的选择及应用工作得以高质量展开，为我国机械制造业的未来发展做出贡献。