机械设计加工中材料选择问题的探讨

郑宏

摘 要：在当今时代，我国的经济呈现出高速发展之势，机械工业的设计领域日渐强大与先进。机械设计领域内部通常会与多个环节以及工序相联系，同时机械产品的设计与加工和产品完工时的品质、应用范围有着不可分割的联系，只有使用优等的机械设计加工材料才能够确保设备在使用时的质量、寿命以及使用者的安全，因此，一定要将机械在设计与加工中所用到的材料作为首要研究目标。鉴于此，文章针对机械设计加工中材料选择要点进行了研究，以供参考。

关键词：机械设计;材料选择;要点研究

1 机械加工中材料选择的要素

1.1 环保性能

在机械设计领域应该科学的选择合适的材料，在材料选择的过程中，应该考虑到环保性，并基于这个基础对加工材料进行选择。在材料加工环节应该尽可能的选择污染小的材料，秉持绿色生产的经营理念，不断优化材料加工和生产工艺，减少工业废气的排放，同时根据机械设备的使用要求，通过热轧和冷轧的生产工艺提升机械设备的性能，延长机械设备的使用年限，通过这种生产工艺还能够有效的减少对生态环境的污染。在选择金属材料时应该优先选择一些可再生材料，通过这种途径和方式，能够有效的减少经济支出，并且对生态环境也有很好的保护作用。在对传统金属材料生产过程中，会产生大量的化学反应，并且随之会出现很多的有毒气体，对生态环境造成重要的影响，同时也危害着人们的身体健康，通过使用新型材料能够有效的避免这个问题，这些新型材料生产过程中不会出现有毒物质，并且能够循环使用，也具有很高的经济性。在机械设计领域应该科学的选择材料，在生产过程中需要重点关注材料的经济性和环保性。随着社会的不断发展，机械化水平会越来越高，机械加工材料的重要性也会得到有效的显现，因此，机械加工企业应该坚持节能环保的发展原则，促进社会经济的健康发展。

1.2 高性能材料

如何进行选择往往与材料本身的用途相关。不同材料的用途也是不一样的。工作人员要根据材料的不同用途和功能来进行适配。因此，在机械加工当中，高性能是最重要的一方面。材料的选择，要达到机械设计中对材料的标准要求。比如，复合型材料就适合用于较为严格、精密的机械装置。复合型材料是两种或两种以上的新型材料。这种由其他材料组合、融合而成的复合型材料，特点就是保留着原本物质的特点，但经过融合也形成了属于自己的特点。一般来说，复合型材料分为两大类：金属复合型以及非金属复合型。在机械加工当中，这两种复合型材料基本上都具有较为广泛的应用。由此可見，在选择材料时，要关注材料本身的特点来选择应用的范围。如金属性材料就可以用作制造精密零件;陶瓷性材料硬度高，不易腐蚀，可以用作精度较高、工业标准严格的仪表当中。因此，在机械加工当中，材料的选择要素也包括高性能。

1.3 适用性

在材料的选择上，不仅需要考虑选择的要素，还要遵循选择的原则。首先需要遵循的原则就是适用性的原则。在选择材料时，必须要保证材料能够符合机械的标准和要求，这样可以有效保证机械加工工作的有效性，提升工作效率。在机械加工当中，不同的技术和工作也需要不同的材料，对材料有着不同的要求和需求。为了保证在这个过程中每一项工作的完成效率，所以在选择材料的过程中更应该充分的对每一个细节之处进行考虑。比如，在铸造这一环节当中，对材料的可塑造型、收缩性等都具有很高的要求。在热处理、热加工这一环节当中，对材料的热敏感度、变形程度等有着很高的标准。因此，在选择机械材料时，要考虑到材料在机械加工中的适用性，以提升机械加工的工作效率。

1.4 经济性

在机械加工中选择材料时，还要注重材料的经济性。也就是说，要在保证质量的基础上减少经济成本。在选择材料时，应该考虑到材料的经济性，要尽量选择价格低、来源渠道宽、成本低廉的材料。在机械加工的过程中，材料的成本有两个：材料本身的成本以及材料加工的成本。因为在加工过程中，有许多零件并不是直接使用的，需要对其进行一定的加工。在这个过程中，如果可以将材料进行回收，可以有效提升材料的利用效率，也能够保证一定的经济效益，同时降低成本。这样也可以促进企业稳定、健康、长期的发展下去。

2 机械设计与加工过程中材料选择方法研究

2.1 了解材料基本特点与利用价值

在机械设计中，通常要用到不止一种材料。对于一些经常使用的材料，更要全面的了解它们的基本特点以及运用价值。如果工作人员对其有非常熟悉的了解，那么在选择材料进行应用时，就可以更加高效率。这对于后期的工作开展也是很有帮助的。如前文提及的金属材料，相较于其他材料来说，这种金属材料韧性和强度都很高，且价格便宜，所以经常被广泛应用。再比如高分子型材料，是高分子的化学产品经过一定的反应形成的，可以根据实际需要对其进行改良。但需要注意的是，在机械设计时，不可将材料混放在一起。这样不仅降低了工作效率，也给后期的材料回收利用增加了很大的难度。因此，在机械加工中不仅需要了解材料的基本特点和使用价值，也要对材料进行有序的存放。

2.2 针对不同类型机械设备选择

材料要想做好机械设计加工中的材料选择，首先应该在机械设计加工过程中，根据所设计的设备的类型以及主要功能来进行适当材料的选择。机械设备的设计没有绝对的标准，每类机械设备，甚至是每台机械设备的工作环境和目标功能都不同，相应的机械设备的性能也要有所侧重。机械设计的核心目的就是根据所设计对象的工作要求、工作环境以及工作特性等实际情况，设计出安全合理、经济可行的优质设备。在机械设计加工中，材料选择也要根据机械设备的类型和工作特性来针对性选择。例如，对实用性要求较高的设备而言，其在进行材料选择时，要特别关注材料的力学性能、稳定性、耐磨性等性能是否满足设备工作要求。而对一些工作环境、所承受载荷较为恶劣的设备而言，除了在机械设计和材料选择时注重安全性和保守性，还要开展有效的力学评估以验证其性能。对一些工作环境较为恒定、性能要求不高的消耗性设备，材料选择在保证基础的安全可靠性之外，应该重点关注材料的经济性、绿色可回收性等，多选用低能耗、无污染和高效益的材料，并在设计中充分考虑互换性等因素，大幅提升机械设备在市场上的竞争力。

2.3 注重對金属材料的腐蚀防护

金属材料零件容易受环境影响而发生腐蚀现象，在金属材料的加工、存储等工作中若保护不当均容易发生腐蚀。针对此特点，需以合理的方式做好防护，尽可能减少金属材料的腐蚀。

2.3.1 切削加工中腐蚀防护

潮湿空气环境中金属腐蚀概率较大，因此将两者完全隔绝后则可以起到防腐蚀的效果，但从实际情况来看，生产中并不具备完全隔绝潮湿空气的条件，更为妥当的是尽可能限制腐蚀，主要途径有：（1）内部保护：掺入耐腐蚀性能较好的合金元素，提高金属材料自身的耐腐蚀能力。（2）外部保护：通过刷漆、增设金属覆层的方式实现对材料外围的防护，使材料隔绝空气。

2.3.2 腐蚀防护措施

（1）对于机床处于裸露的零部件，可采取涂漆的方式加以处理，后续使用中若保护层存在缺陷，则要及时填补。若防护剂与冷却润滑液两类材料不具有相容性，当两者接触后也将发生腐蚀，因此要以合理的方式改变两者的状态，使其达到相兼容的效果。（2）切削加工过程中伴有较明显的扰动，导致原有的保护层受损，经过加工后得到的工件也容易发生腐蚀。对此，在冷却润滑液中掺入适量性能良好的防蚀剂，作用在于产生致密的钝化膜，但要注重对乳浊液浓度的控制，将其调整到最佳范围内。（3）经过加工后，可对工件采取喷漆或浸泡处理措施，从而在工件表面形成完整的保护层。除此之外，经过加工处理后，还可使用石蜡达到防腐的效果。

3 结语

综上所述，机械加工制造行业为我国的经济发展作出了突出贡献，想要使机械加工制造领域实现进一步发展，企业管理者必须要提高对于材料应用以及选择的重视程度，将性能与实用性作为基础进行科学、合理化挑选，并保证满足可持续发展、无污染的原则。除此之外，在进行机械设备的加工设计时，相关人员还必须要保持严谨态度，做好综合处理工作，严格按照行业标准进行设计与加工，最终使我国的机械设计加工水平得到显著提高。

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