關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇及其應(yīng)用研究

孟 華（商丘工學(xué)院 河南 商丘 476000）

新設(shè)備以及新技術(shù)的出現(xiàn)可以讓各個行業(yè)的生產(chǎn)效率快速提升，可以讓經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度得到保證。機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工作中，材料是機(jī)械設(shè)備高質(zhì)量生產(chǎn)、順利投運(yùn)的重要保障，設(shè)計(jì)工作人員只有做好材料的選擇與應(yīng)用工作，才能推動機(jī)械制造業(yè)取得進(jìn)一步的發(fā)展，進(jìn)而推動工業(yè)發(fā)展。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇及其應(yīng)用意義

現(xiàn)階段，如何提升國際市場競爭力已經(jīng)成為各個國家首要問題。為了讓經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，必須要重視工業(yè)的發(fā)展。而機(jī)械是工業(yè)發(fā)展中的物質(zhì)保障，機(jī)械制造業(yè)發(fā)展水平對國家工業(yè)發(fā)展具有決定作用。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域的重要部分，為將機(jī)械設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化為真實(shí)產(chǎn)品，需要對機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行合理選擇?，F(xiàn)階段，在機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇及應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)工作人員首先需要明確機(jī)械設(shè)備使用需求以及質(zhì)量要求，對材料規(guī)格、材料性能進(jìn)行全面考量；其次，設(shè)計(jì)工作人員需要對材料的使用量予以認(rèn)真分析，避免在材料使用過程中出現(xiàn)不必要的損耗情況，有效提升材料整體利用率；最后，需要針對機(jī)械設(shè)備展開試驗(yàn)工作，保證設(shè)計(jì)方案具有高度可行性，在具體試驗(yàn)工作中，試驗(yàn)內(nèi)容主要包含材料匹配性、機(jī)械磨損程度以及材料使用后的機(jī)械操作安全性等。[1]

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇及其應(yīng)用類型

2.1 金屬材料

金屬材料在我國機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛，通常情況下，金屬材料主要指的是以金屬元素為主的材料。此種材料普遍存在于自然環(huán)境中，目前，可應(yīng)用的金屬材料種類就高達(dá)數(shù)十種。所以在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，金屬材料是機(jī)械設(shè)計(jì)的首要選擇。當(dāng)前，在原有金屬材料基礎(chǔ)上研發(fā)出了多種合金材料。使用合金材料可以提升機(jī)械設(shè)備性能，滿足設(shè)計(jì)工作人員對材料的需求。[2]

2.2 復(fù)合材料

復(fù)合材料主要指的是包含多種性質(zhì)的材料。在生產(chǎn)過程中，可以使用化學(xué)、物理技術(shù)進(jìn)行復(fù)合工作，讓機(jī)械設(shè)計(jì)的不同的需求得到滿足，進(jìn)而有效提高材料利用效率。復(fù)合材料可以為設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)靈感，保證新方案的高度合理性、科學(xué)性，與此同時(shí)，新設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)生可以為復(fù)合材料的研發(fā)提供方向，讓材料、方案形成互相發(fā)展、促進(jìn)的關(guān)系。

2.3 陶瓷材料

陶瓷材料主要指的是使用高溫?zé)Y(jié)天然材料、合成化合物產(chǎn)生的材料。此種材料具有高硬度、高熔點(diǎn)、高耐磨性、可循環(huán)應(yīng)用的特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用廣泛，如超聲儀、化學(xué)儀器設(shè)計(jì)、制造工作等。

2.4 高分子材料

高分子材料也被稱為聚合物材料，主要指的是將化合物作為主體，通過加入添加劑、助劑等方法生成的材料。高分子材料的原材料具有較多的數(shù)量與種類，且生產(chǎn)較為方便，因此具有較高的可應(yīng)用性，如瀝青、塑料等。與此同時(shí)，高分子材料具有可循環(huán)、可再生的特點(diǎn)，例如在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，具有較高耐磨水平的聚甲醛材料就可以在軸承部件生產(chǎn)中得到有效應(yīng)用。[3]

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇及其應(yīng)用策略

3.1 注重材料環(huán)保性

3.1.1 環(huán)保節(jié)能

現(xiàn)階段，我國環(huán)境污染問題伴隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)而日益嚴(yán)重，環(huán)境污染問題受到的社會關(guān)注度也逐漸提升，在機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中，設(shè)計(jì)工作人員只有高度重視材料的節(jié)能環(huán)保性，才能避免資源浪費(fèi)問題。所以，設(shè)計(jì)工作人員需要在設(shè)計(jì)要求得到滿足的前提下，盡可能對不需要處理的材料進(jìn)行選擇使用，與此同時(shí)，還應(yīng)對材料中可能包含的危險(xiǎn)元素予以考量，如鎳、金屬鉛等，避免此類材料危害使用者的身體健康，為社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

3.1.2 循環(huán)利用

在機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中，設(shè)計(jì)工作者所使用的材料應(yīng)具有可循環(huán)利用的特點(diǎn)，金屬材料在長時(shí)間使用過程中，可能會出現(xiàn)銹蝕等問題，進(jìn)而讓機(jī)械使用性能受到不利影響，如果對其予以報(bào)廢處理，那么就會讓整體回收難度提升，讓整體行業(yè)發(fā)展受到不利影響。對此，依照機(jī)械部位不同，設(shè)計(jì)工作人員可以對合金材料進(jìn)行選擇、使用，如果機(jī)械設(shè)備報(bào)廢，那么可以對此類材料進(jìn)行回收處理，完成再生產(chǎn)工作。

3.2 保證材料經(jīng)濟(jì)性

在機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為讓機(jī)械設(shè)備質(zhì)量得到保證，讓機(jī)械設(shè)備得以順利生產(chǎn)、投入市場，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)工作人員需要對材料選擇與應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性予以高度重視。一方面，設(shè)計(jì)工作人員在選擇、應(yīng)用材料時(shí)，需要對使用者實(shí)際需求予以全面考量，保證差異化經(jīng)濟(jì)水平用戶需求均能得到滿足；另一方面，在機(jī)械材料的生產(chǎn)中，需要對生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié)予以嚴(yán)格監(jiān)督，確保材料的使用具有較高的效率，讓機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)工作得以優(yōu)化，讓成本投入得以減少。[4]

3.3 確保材料實(shí)用性

在機(jī)械設(shè)備的材料選擇與材料使用過程中，設(shè)計(jì)工作人員需要確保材料實(shí)用性。現(xiàn)階段，在機(jī)械設(shè)備中，可選擇、使用的材料具有多種類型，本身具有多樣化特點(diǎn)，設(shè)計(jì)工作人員只有著眼于實(shí)際使用需求，從機(jī)械設(shè)備整體性能上進(jìn)行考量，選擇具有較高實(shí)用價(jià)值的材料，才能讓機(jī)械設(shè)備使用性能、生產(chǎn)投運(yùn)得到保證。如在熱水器設(shè)備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，就需要考量到易腐蝕特性，對鋁制材料予以應(yīng)用。值得注意的是，同一個機(jī)械設(shè)備中，不同部件具有差異化的運(yùn)行環(huán)境、使用要求，應(yīng)針對環(huán)境特點(diǎn)對具有較高匹配度的特殊材料予以有效使用。

3.4 重視材料荷載性

在機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中，一些機(jī)械設(shè)備具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，需要使用較多零件對其整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，此類零件的荷載性能會對機(jī)械設(shè)備質(zhì)量造成直接影響。在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，首先，需要對機(jī)械設(shè)備材料荷載性能進(jìn)行全面分析，得到具體荷載參數(shù)，依照機(jī)械設(shè)備使用需求，對具體材料進(jìn)行科學(xué)選擇；其次，需要對荷載部件生產(chǎn)工藝予以創(chuàng)新，保證荷載材料具有較高的力學(xué)性能，并讓資源浪費(fèi)情況的出現(xiàn)得以規(guī)避；最后，需要嚴(yán)格管控機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)過程中，如果發(fā)現(xiàn)有問題出現(xiàn)，需要及時(shí)解決，保證整體機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量。[5]

4 結(jié)語

綜上所述，在機(jī)械設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工作中，設(shè)計(jì)工作人員通過注重材料環(huán)保性、保證材料經(jīng)濟(jì)性、確保材料實(shí)用性以及重視材料荷載性的主要策略，可以對金屬材料、復(fù)合材料、陶瓷材料以及高分子材料進(jìn)行有效選擇、合理應(yīng)用，進(jìn)而保證機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇及應(yīng)用工作得以高質(zhì)量展開，為我國機(jī)械制造業(yè)的未來發(fā)展做出貢獻(xiàn)。