机械设计中材料的选择和应用分析

2019-11-29庞志国

商品与质量 2019年32期

庞志国

德州联合石油科技股份有限公司山东德州 253000

在机械设计的过程中，一个必不可少并且非常重要的环节就是材料的选择。首先，我们必须遵循其在使用过程中的实用性；其次，根据其细化的环节要求进行选材；再者，一定要确保选材对人体以及环境的环保性，做到低污染、低消耗、保质保量的情况下做到低成本，与此同时，要充分考虑材料的载荷类型，保证产品投入使用后产品的高效能[1]。

1 机械设计中材料选择的重要性分析

在机械制造企业中，选择材料是最为核心的环节。材料选择的科学合理性，直接影响着机械产品的功能发挥。目前，为了加强我国资源的保护力度，提升资源的利用效率，必须要根据可持续发展的原则以及经济性原则来进行材料的选择，在保证质量与性能的基础上，进行机械的设计。只有这样，才能够促进我国机械制造产业的良性发展。而且随着经济的发展，社会的节奏越来越快，社会对于机械产品的需求量也越来越大，只有不断的提升机械产品的性能与质量，将更加经济、环保、科学的材料应用到机械产品中，才能够有效促进我国机械制造产业的发展，使设计出来的机械产品得到社会各行各业的认可。

2 机械设计中材料的具体选择和应用

2.1 结合机械构件失效抗力指标

构件失效抗力指的是构件材料在使用的过程中，抵抗磨损、变形以及碎裂断裂的能力，也是与材料承载水平密切相关的重要参量，交而言之就是达到防止过早失去应有效果的能力。受机械构件本身不同属性的影响，对材料相互配合以及材料性能要求具有较大差异。对机械材料进行失效抗力研究具有极为重要。一方面，应对材料相关力学性能进行合理测试，通过对数据参数的分析，获得机械材料理论抗力。另一方面，应对机械构件实际工作条件和应用特性实施模拟，获得更加真实的抗力信息。例如，对大型机锻模、热挤压模、中小机锻模进行失效分析，明确各种模实际抗力要求，为材料选择奠定基础[2]。

2.2 实用性机械材料的选择应用

在机械设计的过程中选用材料的首要条件就是选择实用性的，对机械加工有用的材料，根据机械设计要求分析进而准确的选择其所需材料，选择出一种合理的、实用的机械材料。这样有利于科学、合理的使用材料，避免造成不必要的浪费。例如：在加工齿轮时应考虑其主要失效形式（断齿、磨损、麻点剥落），需要搞得接触疲劳抗力、高的弯曲疲劳强度。但是在机械加工的环节中要选择特定的、外观优质的材料。选择实用性的机械加工材料，是需要根据各类不同的使用环节、不同的使用性能下以及不同的要求而进行限定的，所以实用性机械材料的选择应用是非常必要的。

2.3 载荷型材料选择和应用

在实际的机械设计与制造过程中，不可避免的会出现一些材料失效的现象。而造成材料失效的原因主要是材料的载荷能力有限。所以，为了减少材料失效现象出现在机械设计加工与制造阶段，保证机械产品的优良性能，就必须要注意载荷型材料的选择和应用。而这就需要设计人员详细了解载荷型材料的性能和应用特点，从而针对性的选择载荷型材料，保证材料具备较强的荷载要求，达到机械产品的加工要求以及使用标准。

2.4 绿色环保材料的选择

在国家可持续发展、生态发展的背景下，社会各个领域对环保问题的关注程度日益提高。为切实做到行业整体的可持续发展，机械设计人员在进行材料选择的过程中，应对材料的环保性能加以充分重视，尽可能选择绿色环保、污染性较低的材料。例如，部分产品为降低外部环境对其造成的破坏，需要较强的抗腐蚀能力作为生产产品的原材料，部分厂家选用不锈钢材料，其环保性较高。而部分厂家则利用喷涂防腐漆的方法，防腐漆在喷涂的过程中，不仅能对操作人员带来身体上的危害，同时也能对人类的生存环境产生破坏。在进行材料选择时，机械设计人员应坚持绿色环保理念，尽量选择生产过程环保、材料本身污染性较低的机械材料。此外，为确保机械生产企业的根本利益，在满足国家环保要求，机械零部件本身功能需求的同时，还应以企业利益为出发点，准确计算生产成本，尽量选择价格低、功能性强的材料[3]。

2.5 经济型的材料选择应用

经济是评估一个企业重要手段，经济成本是企业发展的一个命脉，合理预估、评估选取经济适用型的新型材料极为重要。所以机械设计一定要在选材上下功夫，高精尖技术人才根据机械设计的具体要求进行一系列全面系统性的分析研究，当然，在保证质量的前提下一定要注重选材的性价比，从而发挥其最大的性能。值得强调的一点就是在实现材料能源的再利用是很有必要的，选材的过程中一定要优先选择那些能够循环利用的经济性机械材料，进而从源头降低资源消耗，避免资源浪费，以及减少材料的成本，从而给企业增加总体经济效益。