机械设计中的材料的选择和应用分析

2020-11-26陈隆

商品与质量 2020年45期

陈隆

浙江天洁环境科技股份有限公司浙江诸暨 311800

机械制造是我国传统的行业之一，随着产业调整与创新工作的推进，机械设计过程也越来越凸显出重要性。在机械设计工作中，材料的选择与应用是非常重要的一个方面，在材料的选择中首先要从工程的实际情况出发，选择合适的材料，在此基础上还应当考虑到设计材料的成本问题，在保证正常设计的条件下尽可能地压缩成本[1]。此外，设计人员在设计时应当充分考虑到材料的荷载问题，使得使用的材料能够满足设计的需求，并且具有科学性和实用性的特点，为机械装备制造业的发展提供新的可能性。

1 材料选择是机械设计加工的关键

仪器设备的功能性、安全可靠性等性能是其最为关键的特性，而仪器设备要想功能性、经济性等整体保持高水平，优质的机械材料的选用是关键。机械设计加工中，材料选择得当，再配以合适的结构设计，机械设备必然在工作性能、使用寿命等方面有优异的表现，从而在市场竞争中得以脱颖而出。相反，机械材料选择错误，相同设计下设备的性能必然大打折扣。材料选择除了能直接影响机械设备的性能，对其经济性、绿色环保等方面的指标也有显著影响。好的材料选用，在满足机械设备的功能性要求基础上，能大幅度降低用料成本、加工制造成本以及使用过程中的故障率，极大提高机械设备的经济性。

2 机械设计中材料选择与应用的基本原则

机械设计包括很多领域，而这些领域中所涉及的机械材料不同，所以对于各种零件的运用效果也各不相同。

2.1 考虑材料的载荷水平

机械材料的载荷水平会影响机械设计的质量高低，如果材料的载荷水平过低，就会导致机械设计后期的设计不能有效完成。所以，为防止机械设计材料的水平过低，需要对材料的载荷水平进行审查，如果发现其载荷水平不足，需要及时更换材料。

2.2 选用低耗环保材料

现如今不管是机械设计领域还是其他生产加工领域，对环保节能的运用都视为主要发展的目标，机械设计领域也不例外。首先在材料选取中需要对一些节能环保的材料进行运用。其次，在机械设计的过程当中，需要考虑是否会对环境造成污染，如果有就必须做出改善。最后要选用一些对环境无污染的原材料，并且如果设计产生污染物，需要及时清理并采取污染物治理方案[2]。

2.3 注重零件的实用性

在选取机械设计零件时，尽量选用一些实用性较强的零件，在不脱离设计的原则上，选用实用性强的设计零件可以有效提升机械设计的质量以及效率。但是在选取时，也要根据机械设计的实情合理选用，否则不仅不能促进设计，还会造成不必要的负面影响。

2.4 选用可循环利用的材料

机械设计中最常见的就是金属材料，在选用金属材料时，尽量选用一些可循环利用的金属材料以达到不同的需求，这些金属材料也需要耗费一定的投入资金，如果选用可循环的金属材料还能减少资金投入，避免浪费，实现可持续发展的理念。

3 材料的选择与应用注意事项

3.1 选择实用型、功能型的材料

机械设计的过程是一个比较严谨的过程，在机械设计的材料选择中，应当将材料的实用性和功能性放在第一位，尽量选择功能性、实用性都较强的材料，并且还需要具有环保的特性。从设计内容来看，机械设计与艺术设计是完全不同的两个概念，机械设计更多地是强调实用性特点，是不以美感作为主要的评判依据的，机械设计的设计目标应当贯穿于整个设计工作之中。举个例子来说，在机械设计的过程中，要根据材料的特点来进行延展性的设计，这一点在锻造和热切中体现尤其突出，而这些加工的工序对材料的性质有着较高的要求，质量优越上乘的材料非常容易被加工，而且残次品率大大下降[3]。

3.2 简化材料构造，使其易于回收

从目前机械设计所需要的主要材料类型来看，金属材料往往占据的数量比较多，而且可供的选择非常之多，来源也非常广泛。举个例子来说，机械设计中仅仅是钢材就有上百种材料，材料与材料之间的差异是比较微小的，这些钢材为机械的设计提供了非常丰富的选择，但是在回收利用方面却存在着较大的差别，一些材料虽然使用起来比较便捷，不利于材料的回收利用，不利于贯彻可持续发展的观念。随着绿色环保观念深入人心，机械设计中机械材料的回收问题受到了学者们的关注，一般而言，在进行机械设计的时候，要尽可能地避免材料的混搭，但是需要保证机械设计中的材料能够满足设计的主题，在这样的条件下尽量地减少材料的使用样数。除此之外，还需要保证材料具备可循环回收利用的性能，形成一个良好的设计—建造—回收的过程，能够使得材料能够节约使用，贯彻绿色环保的发展观念。

3.3 重视材料的荷载问题

机械设计所使用到的材料多种多样，不同的材料的荷载也是不尽相同的，但是就目前的设计现状来看，很多设计人员仅仅注意到了不同材料的使用环境，却对材料的荷载问题欠缺必要的考虑，很多材料因为存在外在的负荷偏差，导致了该材料的不当使用，甚至发生安全事故，造成了大量资源的浪费。在进行机械设计的最初阶段，工作人员就需要全面地考虑机械材料的荷载问题，避免在后续的设计与实验过程中因为某些零部件的荷载较差，从而使得整个机械工程停止工作，影响到了整个机械的正常运转。所以，在设计工作开始之前，就应当对可能用到的材料进行荷载方面的综合评估，并且筛选出符合条件的材料[4]。