机械设计中材料的选择和应用

2020-01-09苏晓瞳

湖北农机化 2020年21期

苏晓瞳

(辽阳职业技术学院，辽宁辽阳 111000)

1 机械设计中材料选择和应用的基本原则

1.1 选择可以满足机械设计需求的材料

在对机械设计材料进行选择和应用时首先应从设计根本出发，充分考虑机械设计的需求，选择能够满足其设计需求的材料。不同机械设计方案中所包含的各种零构件非常多，不仅形状大小不一，而且其用途也不尽相同，对每个零构件材料的性能和材质都有着不同的要求，因此，在具体选择和应用的过程中需严格配比机械设计的标准要求，选择更能够满足机械设计方案的材料，保证机械设计可以转化为完整的实体，并确保其功能的有效发挥。

1.2 选择具备较高水平荷载的材料

机械设备的应用环境都是比较苛刻的，其中要求机械设备的整体性能要足够好，既要能够承受高力度的压力、拉力，又要能够承受高强度的摩擦力和荷载力，因此就要求机械设备的构成材料质量要高。在对机械设计材料进行选择和应用时应依据机械设备的实际用途对其性能要求进行合理预测，然后再选择荷载水平更高、更适合的材料，进而保证机械设备在应用过程中可以充分满足其使用需求。同时还能够有效避免由于荷载力不够而导致机械设备无法正常运行的情况，防止其影响企业的有序生产。在采购机械设计材料时需利用专门的工具对其荷载力进行测定，然后判断其是否符合使用需求，之后再进行购买，在一定程度上还能够降低经济成本的损耗。

1.3 选择能耗和污染较低的材料

低能耗和低污染是机械设计材料选择最根本的原则，其直接影响整个机械设的使用过程。由于机械设备使用过程中对能源的消耗量较多，如果不能降低其能耗就容易造成诸多不必要的成本耗费，并且污染较高的材料对周围环境也会造成非常严重的影响，现代化发展中强调要坚持绿色可持续发展，因此在材料选择和应用过程中应尽最大可能选择能源消耗较低以及污染程度较低的材料。坚持这一选用原则对机械设计材料生命周期的延长也能够发挥较为积极的作用，这就要求相关工作人员在对机械设计材料进行选择和应用时要做好全方面的考虑，选择能耗和污染较低的材料。

1.4 选择没有毒害性质的材料

机械设计材料的选择还应注意所选材料的物理性质，选择没有毒害性质的材料。在对机械设计的材料进行选择和应用时，常常需要经过多次的斟酌和判断，对不同类型的材料进行对比，这一过程中应全面考虑材料是否存在毒害性，因为所设计的机械设备应用范围较广，其应用时会接触到各种各样性质的物质，如果这些物质与机械设备的材料发生某些物理反应或化学反应后极有可能产生有毒有害物质，对生产环境的安全性和生产人员的身体健康会造成严重的危害。所以在对机械设计材料进行选择时，必须选择无毒无害的材料，为工业产业的生产过程提供坚实的安全保障。

1.5 选择可以循环利用的材料

机械设计中常选用的材料是金属材料，但随着技术的革新和多样性使用需求的出现，单以金属为材料的机械设计无法再满足使用者的使用需求，随之也就出现了各种合金性质的材料，是对金属进行综合性处理之后而得到的新型材料，这种具有多种性质的材料同时具有多种材料的优势，可以更加完善地满足机械设计对材料的多种需求。并且这种材料具有循环再利用的优点，符合现代社会所要求的绿色可持续发展要求，当机械设备报废处理之后还可以将其进行专业化处理而用作其他用途，能够减少资源的过度浪费，提高材料资源的利用效率。

1.6 选择高实用性的材料

目前科学技术的快速发展是为机械设计材料的选择和应用提供了更多的空间，但并不是所有的材料都可以适合机械设备的使用需要，最重要的是要保证所选材料的实用性。选择实用性更高的材料能够更充分地满足不同使用者的使用要求，提高机械设备的生产效率，降低对人力、物力和财力的浪费，并且还能够提升机械设计产品的整体质量水平。另外，在实用性原则的要求下，对机械设计材料的选择和应用应合理考虑机械设备的使用用途，即使是同一种材料其在不同用途中的标准也不同，因此要弄清楚机械设计材料的使用刚需。

2 机械设计中材料选择和应用时应注意的关键事项

2.1 合理控制材料成本

在对机械设计材料进行选择和应用时要合理控制材料成本，不能单一地只追求材料的质量，必须综合考虑质量和成本2个层面。从性价比的角度出发，尽可能合理地选择价格适当、质量适当的材料，并且机械设计环节的成本在工业产业中本就占据着一定比例的，如果不能对材料进行合理地控制，就会增加机械设计成本，而影响整体经济效益。此外，由于机械设计中不同零部件的性能要求是不同的，可能出现某一部件成本较高的情况，如果对其它零部件依然采取同样的成本标准就会过度增加设计成本，超过机械设计需要。因此，在对机械设计材料进行选择和应用时必须加强对成本的合理控制。

2.2 合理判断机械材料的应用环境

机械设计过程中材料的选择是非常关键的，而材料的材质直接影响着机械设备功能是否能够顺利发挥，所以在对机械设计中各类材料进行选择时应充分考虑其未来所会面临的应用环境，合理判断应用环境的标准要求，然后合理选择能够满足使用需求的机械材料。如在潮湿度较高的环境中应用时，对材料的选择应考虑到其抗腐蚀性能和抗撕裂性能，防止环境因素对机械材料的侵蚀性危害，避免影响机械设备的正常运行。除此之外，在对机械材料的应用环境进行判断之后，还可以在材料选择的原本基础上对材料进行二次改造，增加一些其它物质使之能够满足机械设计产品的应用需要，有效提升材料的质量以及应用适配性。如同样是对潮湿环境中的机械材料来说，为了更好地提升其抗腐蚀性能，可以在其外表增涂防水性的涂料，以切实延伸机械材料的应用周期。