機械設(shè)計中的材料的選擇和應(yīng)用解析

李冠效+雷長貴

摘 要 隨著現(xiàn)代化工業(yè)進程的不斷加快，對機械設(shè)計行業(yè)也提出了更多的要求。機械設(shè)計中的材料的選擇和應(yīng)用是機械設(shè)計行業(yè)的基礎(chǔ)。在新形勢下在材料進行材料選擇和應(yīng)用時要全面考慮，選擇的材料不僅要滿足設(shè)計要求，而且還要環(huán)保。文章分析了機械設(shè)計材料的選擇和應(yīng)用，提出了一些在材料選擇和應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞 機械設(shè)計；材料；應(yīng)用

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0086-02

在機械設(shè)計中對材料的選擇和應(yīng)用已經(jīng)成為了一個熱點問題，隨著機械行業(yè)的不斷發(fā)展，我國的經(jīng)濟增長方式和可持續(xù)發(fā)展不斷加深，機械材料的選擇和應(yīng)用也是一個重要的環(huán)節(jié)，本文對機械設(shè)計材料的選擇和應(yīng)用進行了探討和分析。

1 機械設(shè)計中選擇材料的意義

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，機械加工行業(yè)面臨著嚴峻的考驗。機械的需要不斷增加，導(dǎo)致了材料短缺的現(xiàn)象的發(fā)生。材料是機械生產(chǎn)的重要組成部分，只有保證機械材料的及時的供應(yīng)，才能包工工業(yè)生產(chǎn)的重要進行。針對這種現(xiàn)象，就要重視機械的選擇工作，在選擇機械材料時不僅要選擇實用性強的材料，在選材的過程中還要選擇材料的經(jīng)濟性和環(huán)保性。只有選擇良好的機械材料，才能保證機械設(shè)計行業(yè)的正常發(fā)展。

2 機械設(shè)計材料的選擇和應(yīng)用分析

調(diào)質(zhì)工藝以及有關(guān)設(shè)計應(yīng)用分析：

常用的熱處理技術(shù)就是調(diào)質(zhì)技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中很多材料的都可以用調(diào)質(zhì)技術(shù)來出來，可以提高材料的綜合性能，也可以提高材料的拉伸強度。通過拉伸材料的不斷提高可以使零件的重量。還可以減少零件所占用的空間。在工藝生產(chǎn)中運用調(diào)質(zhì)技術(shù)可以減少機械的空間。

在進行調(diào)質(zhì)技術(shù)時要注意以下問題。

1）要注明調(diào)質(zhì)。在知識注明進行熱處理的條件下，很多廠家就會使用其他特處理技術(shù)。如采用正回火來達到硬度要求。正回火技術(shù)會讓材料的強度降低很多。可能導(dǎo)致材料出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。

2）要注明調(diào)質(zhì)的硬度范圍，這樣可以方便工廠的生產(chǎn)，如果硬度范圍規(guī)定的過窄就無法滿足生產(chǎn)要求。

3）硬度和強度要適中。硬度和強度標注要執(zhí)行國家標準，要按照相關(guān)標準進行參考。

3 機械設(shè)計常用的材料

1）金屬材料。在眾多工程材料中，金屬材料使用的最廣泛，據(jù)統(tǒng)計在機械產(chǎn)品中金屬材料在90%以上。在機械材料中鋼鐵材料被大量使用，因為它們的強度和韌性都比較好，而且價格便宜。還能滿足不同的性能要求。在金屬材料中，合金的性能是比較優(yōu)良的，適合制作各種零部件。

2）高分子材料。高分子材料通常包括塑料和合成纖維。這種材料有在工業(yè)生產(chǎn)中有很多優(yōu)點，材料的來源比較豐富?？梢詮奶烊粴庵刑崛?，它們對能源的消耗比較少，密度小有很好的延展性。

3）陶瓷材料。陶瓷材料是以氮化硅和碳化硅為主要成分。陶瓷材料的主要特點是硬度高、耐腐蝕、密度低、抗壓強度高的特性。目前陶瓷材料多用于制作密封零件。陶瓷材料的缺點是比較脆，容易斷裂，價格比較昂貴。

4）復(fù)合材料。符合材料是由兩種以上不同的材料構(gòu)成的，通過物理和化學(xué)的方法組合成一種新的材料，這種復(fù)合材料的性能可以滿足不同的工藝生產(chǎn)要求。復(fù)合材料可以分為金屬和非金屬兩種。金屬材料包括鋁、鎂還有合金。非金屬材料有樹脂、橡膠、陶瓷等。增強型材料有玻璃纖維、碳化纖維還有金屬絲等。

4 機械設(shè)計材料的原則

1）載荷應(yīng)力大小與性質(zhì)。從強度方面來考慮，要在了解材料的基礎(chǔ)上進行選擇，比較脆的材料適用于靜載下的工作零件，在沖擊力比較大的情況下最好采用塑性材料。

2）機械的工作情況。溫度對材料的影響，在對材料進行選擇的時候要考慮到材料的膨脹系數(shù)，要選擇膨脹系數(shù)較少的材料。要避免材料在高溫時發(fā)生松動，材料會隨著溫度升高而變化。機械在作業(yè)時會發(fā)生磨損。所以在選擇材料時要選擇硬度強、耐磨性好材料。

3）零件的復(fù)雜程度以及材料加工的可能性。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件要選用鑄造毛坯，或者用板材擠壓元件進行焊接。結(jié)構(gòu)簡單的零件可以用鍛造法。

4）機械的經(jīng)濟性。在選擇機械材料要選用價格低廉的材料，不能選用價格昂貴的材料。在制造箱體的材料時選用鋼板焊接是比較好的，可以省掉一些生產(chǎn)費用。

5）材料的利用率?？梢圆捎脽o切削的鑄造方法，可以提高材料的利用率。

6）材料的供應(yīng)情況。對于小批量零件應(yīng)減少材料的使用。

5 材料選擇和應(yīng)用在機械設(shè)計中的注意事項

材料的選擇是機械設(shè)計的重要內(nèi)容，要想做好設(shè)計工作就是滿足設(shè)計產(chǎn)品的實用性，還要考慮到材料的經(jīng)濟性和安全性，還要實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求。因此在機械材料選擇時要注意以下幾點。

1）材料的機械性。機械材料的應(yīng)用要以工藝為生產(chǎn)指標。在機械生產(chǎn)中鑄造工藝、熱處理工藝、切削工藝等技術(shù)。面對機械材料的應(yīng)用范圍不同，機械材料的選擇要考慮到可操作性。在機械材料的選擇過程中要合理設(shè)計部件的構(gòu)架。選擇的材料要滿足生產(chǎn)要求。

2）材料的經(jīng)濟性。對于材料的選擇要注意經(jīng)濟性，在材料的選擇上不但要達到技術(shù)要求還要考慮價格因素，對材料的成本和生產(chǎn)工藝要進行合理控制，這就要求要符合企業(yè)的生產(chǎn)條件，對機械零件的加工進行有效控制。

3）材料的環(huán)保性。在機械材料的選擇中要注意環(huán)保性，這是一個非常重要的方面。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，在發(fā)展經(jīng)濟的同時也對環(huán)境造成了很大影響。所以在選擇機械材料時要考慮到環(huán)保的問題。要考慮到成本和污染的問題。

6 機械設(shè)計中材料的應(yīng)用

在機械行業(yè)中，機械分類有很多種類。在選擇時要考慮到材料的使用性，選擇適合的材料在機械設(shè)計中是很重要的。設(shè)計人員要對機械材料有一定的了解，要根據(jù)不同的設(shè)計要求，選擇合適的材料。

對于不同的機械零件因其用途的不同要選擇不同的材料，這就要求設(shè)計人員在了解材料的基礎(chǔ)上合理的選擇材料，適當運用熱處理等技術(shù)發(fā)揮機械材料的潛力。在選擇材料時要考慮到材料的經(jīng)濟性和實用性，從而不斷的促進企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。

7 結(jié)束語

機械材料的選擇和應(yīng)用在機械設(shè)計行業(yè)中具有重要的意義，我們在選擇機械材料時要考慮到材料的實用性和經(jīng)濟性，只有這樣才能高效的完成機械工作，為機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

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作者簡介

李冠效（1984-），男，講師，本科，研究方向：數(shù)控加工，機械加工。

雷長貴（1981-），男，講師，本科，研究方向：數(shù)控加工，機械加工方向。endprint