试论机械设计中金属材料的选择及应用

2020-11-26次宏杰

商品与质量 2020年9期

次宏杰

河北普傲汽车科技有限公司河北石家庄 050000

1 机械设计中应用的技术手段

1.1 调制工艺以及有关设计应用分析

传统的机械材料的加工处理方式无法改变后期零件的重量和截面，可能会导致机械设备的体积和重量较大。而通过热处理方式可以优化这一点，例如较为常用的调质技术（热处理方式），提高材料的拉伸强度和屈服度，增强材料的可塑性，有助于增强零件的整体性能。与此同时，经过这种处理方式后，在进行设计时可优化零件的截面使得机械产品的重量有所减少。但在实际的应用中还需要特别注意以下几点：①注明调质：在进行机械材料的热处理时，如果单纯的只是进行热处理，则可以使用这种方式。例如，进行调质技术，通过正回火工艺可以大大提高材料硬度，但还需注意的是，正回火技术会降低材料的冲击强度，增加材料的断裂率。②注明调质硬度范围：在进行调质工作时要表明材料的硬度范围，将其标注后便于后期的生产，以免在生产中超出标准范围，与生产条件不符合。③材料要求要适应：使用调质技术时，要严格按照标准规范进行，材料、操作要求都要符合规范[1]。

1.2 机械设计中金属材料应用的适用性与经济性

在金属材料的选择中要符合实用性和经济性，才能保证金属材料的功能得到最大发挥，包括材料的特性等。如碳素钢材料。具体来说，碳素钢金属材料在机械零件加工中有着很强的优势性，因此，在机械设备零件的设计中碳素钢材料较为常见。但值得注意的是，碳素钢材料的强度、韧性存在欠缺，在进行淬火加工时易断、变形。因此，为了弥补这一点，可以通过处理来优化这一点，例如在碳素钢的加工中加入合金元素，使其变成合金钢。如此一来，可以优化碳钢素的强度和韧性，提高材料性能，还能增加材料的力学性能。此外，在材料的应用中还需要特别注意，要根据材料性能选择适合的制造工艺，包括机械设计加工生产中对材料的处理方式。整体性能较好的金属材料的加工中可以选择铸造技术完成，包括收缩性、吸气性等材料。对冲压性、冷镦性较好的材料的应用中可选择焊接技术，符合淬透性标准、热敏感、氧化脱碳等相关性能要求的可以采用热处理加工工艺。在加工中，所选材料必须要符合切削作业的可操作性，除此之外，在选择中要选择性能较好、成本较低的材料，提高材料的销售率，为企业获得更大的经济效益[2]。

2 机械设计中材料应用的环保性和节能性

2.1 选择低能耗的材料

在机械设计材料的选择中除性能标准外，还要符合绿色发展观，挑选污染较低、能耗较低的材料，减少加工中产生的废气和废物，有效保护环境和资源，实现绿色制造。此外，为了符合绿色发展需求，可选择只需通过热轧、冷轧就能进行加工处理的材料，如冷处理工艺具有节约环保的优势，同时在加工处理时问题的出现率较小。在选择热处理时，由于部分金属材料会存在差异，在实际的施工中处理方式也会出现差异，而结构较为复杂的金属材料在加工中对环境的污染较大，能源消耗也较高，对此，为了降低能源消耗和环境污染，应选择加工工序较少的材料，降低对环境的污染和能源消耗，实现经济效益和环境保护。

2.2 选择环保型材料

一些材质的材料可回收，具有再生功能，实现材料的循环使用，有助于能源保护。因此，在材料选择中尽量挑选环保型材料，这样一来，不仅可以实现经济上的节约，还有助于保护环境。此外，应在保证材料性能的基础上，对材料的选则应避免过于复杂，因为材料种类过多时，会增加废弃回收利用的难度，造成材料浪费。除此之外，橡胶与金属混合或黏合的材料污染率较高，要尽量避免使用此类材料。

2.3 选择新型安全材料

随着科技的发展，越来越多的新型材料出现，其安全性高于传统材料，同时有助于环境的绿色发展。具体来说，传统的金属材料自身具有很强的危害性，后期在进行加工处理时，会出现化学变化，产生有害气体，对接触者和环境带来很大的伤害。对此，在机械材料的选择中，应在满足机械设计要求的基础上，使用新型材料进行机械零件制造，避免因传统金属材料中的有害物质，对人体和环境带来伤害。除此之外，还应重视对材料物质的检测，了解材料的毒副作用，对一些危害性较强的材料在加工时做好防护和处理工作。例如，金属泡沫材料，是一种较为安全的材料，不但对人体和环境无副作用，同时还能循环利用，且适用性较强，如可用于重量轻、坚硬的夹层板的芯板、同时也可用于高功率的机械电子设备，起到冷却作用。因此，在材料的选择中尽量使用新型材料，保护环境的发展[3]。