机械设计过程中材料的选择和应用

2021-11-21李刚

商品与质量 2021年1期

李刚

鹤岗斯达机电设备制造有限责任公司黑龙江鹤岗 154100

机械设计作为机械设备制造过程中较为关键的一个环节，在重视外观基础上，还需要对整体构造和应有范围的设计给予充分的重视。而且在机械设计过程中，材料的选用至关重要，其直接关系到机械设备的性能和寿命。因此宜选择具有较高契合度的机械材料，在保证材料经济性和适用性的基础上，还要能够最大化的发挥出机械设备的性能，延长机械设备的使用寿命。

1 机械设计中应用到的主要材料

金属材料和非金属材料作为机械设计中需要用到的主要材料。金属材料中涉及到的种类较多，如铸铁、钢和铜等材料。铸铁具有较好的液体流动性，熔点较低，易于切割，容易形成铸造条件，具有较好的减震和抗压能力，在当前机械设备零件中应用十分广泛。钢作为一种金属合金，以合金钢和碳素钢为主，其中在碳素钢以其良好的性能和经济性在机械制造行业中受到普遍青睐。铜在延展性、导电性、导热性和耐腐蚀性方面表面优异，而且将其他一些化学元素加入其中形成铜合金，具有较好的耐腐蚀和抗磨损等性能，在机械设备制造中应用具有较好的效果。非金属材料以塑料及橡胶、陶瓷材料和复合材料为主。这其中塑料在机械设计中应用最多，橡胶多用于减震及弹性零件设备上。陶瓷材料在磨具、刀具及燃烧瓶喷嘴上应用十分广泛。复合材料有效的弥补上高分子材料和陶瓷材料的不足，但造价较高，因此多在武器和航空领域中进行应用。但随着科学技术的发展，机械设计中复合材料的应用也会不断增加[1]。

2 机械设计中材料的选择和应用

2.1 载荷类型机械材料

在实际机械设计加工过程中，材料失效是较为常见问题，导致这种情况发生的主要原因在于机械设计选择材料时对于材料负荷能力方面考虑不足。因此在实际机械设计材料选择和应用过程中，需要针对材料整体荷载性能进行具体的分析和系统评估，并与机械设计要求相结合，选择高质量和高性价比的材料。

2.2 实用性机械材料

在材料选择和应用过程中，还需要考虑到机械材料的实用性，具体要根据设计工艺指标来科学对机械材料进行处理。由于在具体铸造、加工和热处理等工艺中对于机械材料属性具有严格的要求，因此要求选择的材料要满足机械工艺要求，在保证基本生产要求的基础上，还要保证零件加工要能够满足中相关机械设计的要求。在零件加工过程中，需要综合分析机械设计材料的耐磨性和强度，还要保证材料外观情况能够满足加工要求，因此要保证选择的材料具有较好的实用性。

2.3 低消耗机械材料

在当前大力提供节能减排的新形势下，机械设计过程中选择和应用材料过程中，宜以低消耗和无污染作为基本原则，并严格按照低消耗和无污染来对材料进行技术处理。在当前机械加工材料处理过程中，热处理是较为重要的一道工序，其会对自然环境带来较大的危害性。因此需要有效的规避热处理加工工艺，宜在机械设计选择和应用材料时需要将冷热状态下材料能够有效的保持自身性能作为优先选用的标准。在无法规避热处理加工的情况下，宜选择简单处理的机械加工材料，有效的控制资源的损耗率，降低可能会对环境带来的污染[2]。

2.4 无害机械材料

机械设计加工过程中使用的材料很多具有潜大的危害性，因此在具体选择和应用材料过程中，尽量选择无害机械材料。同时还要提前针对机械材料实施专业性检测，避免有害材料的应用，重视绿色材料的使用。

2.5 可回收机械材料

机械设计中金属材料占较大的比例。但金属产量有限，在当前机械化工程损耗量不断增长的情况下，机械化发展也受到一定的制约。而且在机械设计中，钢材的选和应用也十分常见，但钢材种类具有多样性，这也增加了回收工作的难度。因此在机械设计过程中，宜选择可回收的机械材料，实现资源的节约和高效利用。

3 机械设计材料选择和应用的注意事项

3.1 机械材料的单价

在机械设计过程中选择材料时，需要综合分析成本，重视材料的经济性和耐用性。在具体确定设计方案之前，还要考虑加工过程中铸造温度和制造工艺等因素，并结合机械设备的用途来选择适宜的材料。所选的材料要保证其性能满足加工需要的基础上选择单价最低的材料。即所选择的材料要满足加工要求的情况下，还需要保证材料的经济性。尽量选择可循环使用的材料，以此来实现机械设计和加工成本的降低[3]。

3.2 机械材料的环保性能

目前资源短缺已成为世界性的问题。在机械制造行业发展过程中，需要将环境保护理念有效的融入到机械行业发展中来。因此要机械设计过程中选择和应用材料过程中，需要以环境保护为基础和前蝗，尽量选择节能和无污染的材料，在保证机械性能良好的基础上，进一步优化机械设计，促进不可再生资源的利用率，从而使机械制造业的发展能够与可持续发展战略相符合。