機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇及使用

張紅武

摘 要：隨著工業(yè)化加快發(fā)展的進(jìn)程，全球的經(jīng)濟(jì)建設(shè)總體呈現(xiàn)快速發(fā)展的局面。而機(jī)械設(shè)計(jì)作為許多行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件，它的發(fā)展已然成為了當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要前提。企業(yè)在發(fā)展的過程總應(yīng)該重點(diǎn)提高和改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而使機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)程更為顯著。而從整體發(fā)展來說，機(jī)械材料的選擇作為機(jī)械設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的因素，它的質(zhì)量好壞會(huì)直接制約機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量和它在相對(duì)應(yīng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和應(yīng)用。本文從機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和使用方面做了具體闡述。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 材料的選擇 材料的使用

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（b）-0022-02

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選取和運(yùn)用的重要性

在我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的大背景下，每行每業(yè)都得到了飛速發(fā)展。但發(fā)展的同時(shí)也凸顯出了資源緊缺的問題，特別是機(jī)械設(shè)備，還要制造機(jī)械設(shè)備的材料都出現(xiàn)了缺口，致使機(jī)械材料的生產(chǎn)制造出現(xiàn)了供需矛盾失衡的問題。運(yùn)用科學(xué)的方法選取合適的機(jī)械材料，會(huì)進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率，究其原因，是因?yàn)楹线m的機(jī)械材料可以提升機(jī)械設(shè)備的精準(zhǔn)度和使用壽命。因而，在機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行材料的選用，首先要確保選擇的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，同時(shí)還要確保不會(huì)因?yàn)椴牧线x擇不當(dāng)引發(fā)其他問題。

在資源匱乏的大環(huán)境下，由于機(jī)械生產(chǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求越來越大，導(dǎo)致很多無法再生的機(jī)械材料被人們大量的收集運(yùn)用，致使這其中的很多材料都演變成了稀缺的資源了?；谝陨蠁栴}，我們應(yīng)在符合我國發(fā)展國情的前提下，制定機(jī)械設(shè)計(jì)材料的使用原則，并對(duì)稀缺原材料開采行為加以規(guī)范。在處理這些棘手的資源緊缺問題時(shí)候，我們?cè)诒Ｗo(hù)資源環(huán)境的同時(shí)，還要精準(zhǔn)地把控機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展的前景。因而合理科學(xué)地選擇機(jī)械材料在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)起到了重要的推動(dòng)作用。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中選材的分類

2.1 金屬種類材料的選擇

金屬種類材料的高硬度和低成本是它得以廣泛應(yīng)用的最大優(yōu)勢(shì)就，它的特性能夠滿足機(jī)械設(shè)計(jì)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，被廣泛應(yīng)用到了各個(gè)生產(chǎn)制造的領(lǐng)域，尤其是把兩種金屬相互混合而成的合金，它優(yōu)秀的特性在機(jī)械加工發(fā)揮著重大的作用。所以大多數(shù)機(jī)械制造加工過程中都選用金屬種類的材料，甚至在一些機(jī)械加工過程中全部使用金屬材料，使用率接近百分百。這就使得金屬材料的選擇尤為重要，金屬種類的材料的選擇我國機(jī)械加工行業(yè)當(dāng)中是占據(jù)了主導(dǎo)地位。

2.2 陶瓷類材料的選擇

硬度高、密度低以及耐腐蝕是陶瓷類材料的最大特點(diǎn)，它主要由氮化硅和碳化硅兩種化學(xué)成分組成。在機(jī)械制造的過程中，一般陶瓷類材料會(huì)被應(yīng)用到密封性強(qiáng)的元件來使用。但陶瓷類材料的不足之處在于成本高、極易碎和脆性高，所以在選用陶瓷產(chǎn)品時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行綜合考慮。

2.3 高分子類材料的選擇

高分子類的材料就是一種像合成纖維的材料被。而高分子類材料來源是比較廣的，從多個(gè)領(lǐng)域都能收集到高分子的材料。高分子材料的最大有點(diǎn)就是對(duì)能源消耗少，來源廣，有的甚至能從天然氣中提取出來，進(jìn)而促使高分子類材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還是很廣泛的。

2.4 復(fù)合型材料的選擇

復(fù)合型材料就是通過化學(xué)或物理方式將兩種或者兩種之上的材料相互融合，而得到的產(chǎn)物。復(fù)合型材料的種類豐富，且每種材料性能都有其自身的優(yōu)勢(shì)。在機(jī)械加工過程中，可根據(jù)不同的施工要求和性能要求，選用合適的復(fù)合型材料，復(fù)合型材料因其種類繁多，性能各異的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用到機(jī)械加工的過程中，意義顯著。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

3.1 功能性材料的選擇

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)，在進(jìn)行材料選擇的過程中，一定要了解每種零部件所具有的功能要求，而后依據(jù)這些個(gè)性化要求來合理選擇性價(jià)比高的機(jī)械材料。因?yàn)槊糠N材料的特性是不同的，只有了解了所需零部件的功能要求，才能準(zhǔn)確地根據(jù)材料性能的不同進(jìn)行選擇，實(shí)現(xiàn)材料在不同零部件位置上的合理運(yùn)用，比如：有的零件要用到支撐力相對(duì)較強(qiáng)的位置，就需要材料的具備一定的硬度；而一些零件則需要用在耐磨性能要求較高的地方，就需要材料要耐磨；還有一些零件是外觀件，這就對(duì)材料的外觀有著更高的要求。

3.2 碳素鋼與合金鋼的選擇

碳素鋼是機(jī)械設(shè)計(jì)所用到的金屬材料中使用最廣泛的了。碳素鋼的特點(diǎn)是加工工藝簡單，而且成本較低。但他同時(shí)還有一些缺點(diǎn)存在，就是韌性較差，強(qiáng)度較低，致使它的使用范圍有一定的局限性，不可以用作加工尺寸較大的零件。而另外一種金屬材料合金鋼的出現(xiàn)就解決了這個(gè)問題，研究人員在碳素鋼制作的過程中添加合金元素，研制出一種合金鋼，它提高了碳素鋼的韌性和強(qiáng)度的同時(shí)，還提高了材料的耐磨性。

3.3 低消耗材料的選擇和應(yīng)用

為了促進(jìn)機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就要去在在機(jī)械設(shè)備材料的選擇和應(yīng)用過程中，要盡可能地挑選節(jié)能環(huán)保性型材料。如某些機(jī)械的使用環(huán)境會(huì)比較惡劣，就要去材料的防腐性能較強(qiáng)一些，而一些生產(chǎn)廠家為了節(jié)約成本會(huì)選擇不銹鋼或塑料材質(zhì)的材料，或者是通過噴涂的方式來達(dá)到防腐效果，但這種方式對(duì)環(huán)境的污染是非常大的，制約了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因而正確的做法是選擇自身具備防腐性能的材料來進(jìn)行機(jī)械制造，在生產(chǎn)的同時(shí)做到保護(hù)環(huán)境。另外還有一些材料的自身性能比較差，需通過熱處理的方式來提升它的性能，但是熱處理工序也會(huì)污染到環(huán)境，所以在選取此種材料的時(shí)候，要盡量選擇不用進(jìn)行熱處理工序的材料。

4 材料選擇及使用時(shí)需要注意的問題

4.1 經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性相結(jié)合

在進(jìn)行材料綜合性選擇時(shí)，就要同時(shí)考慮材料的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性問題，在對(duì)兩方面意義進(jìn)行綜合評(píng)定后，選取性價(jià)比高的方案來進(jìn)行選材。就實(shí)用性而言，不同的加工工藝都會(huì)使得材料在使用要求上發(fā)生不同，例如：焊接要求機(jī)械材料焊接處滿足焊接的敏感性以及性能要求；而就經(jīng)濟(jì)性而言，不同的材料在成本構(gòu)成上也有著不同之處，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，選擇適合自身的材料才能最大程度上實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)的科學(xué)合理化。

4.2 綠色環(huán)保的問題

在選用機(jī)械設(shè)計(jì)材料時(shí)，我們應(yīng)保證材料符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。就近幾年我國經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀而言，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的。目前世界各國的不可再生資源越來越少，接近枯竭，環(huán)境污染的不斷加劇急劇威脅著大自然的壽命。所以，在選用機(jī)械材料的過程中，應(yīng)秉承綠色制造的技術(shù)理念，最大程度的節(jié)約資源，為環(huán)境貢獻(xiàn)我們機(jī)械設(shè)計(jì)人員的力量。

5 結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代進(jìn)程的不斷加快，科技發(fā)展更加迅速，進(jìn)而機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也得到了不錯(cuò)的創(chuàng)新發(fā)展。而機(jī)械材料的選用作為機(jī)械行業(yè)的首要前提條件，它的發(fā)展創(chuàng)新對(duì)機(jī)械行業(yè)的健康發(fā)展有著重要的意義。尤其是在進(jìn)行節(jié)能環(huán)保型的機(jī)械材料選擇的時(shí)候，一方面要求選擇的材料滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的需求；另一方面還要求選擇的材料符合可持續(xù)發(fā)展的規(guī)律，因而機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)材料進(jìn)行正確的選擇和使用對(duì)我國機(jī)械加工業(yè)具有積極得作用。

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